BRPI0615267A2

BRPI0615267A2 - remoção de butano em processos de aumento de nìvel de c4

Info

Publication number: BRPI0615267A2
Application number: BRPI0615267-8A
Authority: BR
Inventors: Robert J Gartside; Quincy J Jones; Marvin I Greene
Original assignee: Lummus Technology Inc
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2011-05-17
Also published as: EP1917226B1; CA2619946A1; NO20080620L; KR20080061362A; EP1917226A2; ES2328519T3; ATE433432T1; WO2007024733A3; JP2009506035A; CN101291896A; US20060047176A1; DE602006007234D1; WO2007024733A2

Abstract

REMOçãO DE BUTANO EM PROCESSOS DE AUMENTO DE NìVEL DE C4. A presente invenção refere-se a um processo para produção de um butano selecionado, que compreende obter um fluxo de alimentação 04 que por sua vez compreende parafinas 04 e olefinas 04, dividir o fluxo de alimentação 04 com a finalidade de formar um primeiro fluxo que compreen- de um primeiro butano e um segundo fluxo que compreende um segundo butano, isomerizar ao menos parte do segundo fluxo de modo a converter uma porção do segundo butano em primeiro butano, e reciclar ao menos alguma parte isomerizada de um segundo fluxo em relação à etapa de divisão, onde uma porção de ao menos um fluxo de alimentação 04 e segundo fluxo passa através de uma membrana de transporte facilitado com a finalidade de remover butanos, formando ao menos um fluxo de purificação que compreende butanos. Trata-se, também, de um processo para conversão de olefinas 04, que compreende obter um fluxo de alimentação 04 que por sua vez compreende parafinas 04 e olefinas 04, incluindo 1-butano e 2-buteno, e reagir o fluxo de alimentação 04 em um reator de metátese de modo a formar um segundo fluxo. O segundo fluxo é fracionado com a finalidade de formar um ou mais fluxos de produção e um fluxo de reciclagem que contém, primariamente, olefinas 04 e parafinas 04. O fluxo de reciclagem e/ou o fluxo de alimentação 04 passam através de uma membrana de transporte facilitado para remover, formando ao menos um fluxo de purificação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "REMOÇÃODE BUTANO EM PROCESSOS DE AUMENTO DE NÍVEL DE C4".

Pedidos Correlatos

Este pedido reivindica a prioridade baseada no pedido de paten-te provisório U.S. N9 60/604.277 depositado em 25 de agosto de 2004.

Fundamentos da Invenção

A presente invenção refere-se ao processamento de corte dehidrocarbonetos C3 a C5 a partir de um processo de craqueamento, como ocraqueamento catalítico de vapor e fluido, para interconvesão de olefinas C4e C5 em propileno, etileno e hexeno via metátese e para isomerização deligação dupla ou isomerização estrutural de olefinas incluindo butenos e pen-tenos.

A isomerização de ligação dupla é um processo onde a posiçãoda ligação dupla em uma molécula é deslocada sem afetar a estrutura damolécula. Por exemplo, conforme descrito na patente U.S. Nq 6.875.901,uma mistura de 1 -buteno e 2-buteno é isomerizada de modo a produzir umvapor de 1-buteno com alta pureza. Este processo ocorre de maneira nomi-nal em um catalisador de oxido metálico básico.

A isomerização estrutural é um processo onde a estrutura damolécula é alterada através de uma reorganização de grupos R. Há tantouma isomerização estrutural de parafinas (por exemplo, isobutano para bu-tano normal) como uma isomerização estrutural de olefinas (por exemplo,isobutileno para buteno normal). Geralmente, isso ocorre em catalisadoresácidos. Tanto os catalisadores de isomerização de ligação dupla como os deisomerização estrutural são sensíveis aos mesmos venenos que influenciamos catalisadores de metátese.

Estes processos de isomerização também são voltados ao au-mento de nível de vapores de olefina e o teor de parafina, como isobutanoou butano normal, representa um diluente para a reação. As reações de i-somerização apresentam um equilíbrio limitado e, portanto, requerem umaseparação e reciclagem de C4 a fim de atingirem altas conversões das olefi-nas. As parafinas têm pontos de ebulição próximos aos pontos de ebuliçãodas olefinas de interesse e, como tal, são difíceis de se remover por fracio-namento antes da reciclagem. No processamento convencional, elas se a-cumulam na matéria-prima ao reator através de reciclagem e, portanto, limi-tam o processamento das olefinas no fluxo de alimentação.

A metátese também consiste em um meio de aumento de nívelde fluxos de olefina C4 através da conversão destas olefinas em olefinasinferiores mais valiosas. A metátese é uma reação que envolve um despro-porcionamento de duas olefinas de modo a produzir duas outras olefinas queapresentem um número diferente de carbonos. Um exemplo é a metátese de2-buteno com etileno para formar dois propilenos. Esta tecnologia tem sidointensivamente descrita na literatura. A maioria das aplicações comerciaisdesta tecnologia envolve o uso de um fluxo de componentes C4 como pelomenos uma das matérias-primas de olefina. O fluxo de alimentação C4 con-tém, tipicamente, olefinas C4, incluindo tanto butenos como isobutenos, eparafinas C4, incluindo tanto butenos como isobutenos. Geralmente, inclu-em-se, também, materiais mais altamente insaturados, como o butadieno.Além disso, o fluxo de alimentação C4 pode conter quantidades mínimas decomponentes C3 ou C5. Em alguns sistemas catalisadores de metátese, háum catalisador de isomerização em combinação com o catalisador de metá-tese para isomerizar o 1-buteno em 2-buteno e, portanto, permite que estereaja com etileno.

A patente cedida à mesma requerente U.S. Ne 6.727.396 des-creve um processo de autometátese, onde o corte de C4 a partir de um va-por ou de outro processo de craqueamento é usado para produzir etileno ehexeno. No processo de autometátese, a reação de metátese ocorre sem ouso de etileno. O fluxo misturado de C4 contendo olefinas é convertido emuma matéria-prima de 1-butano com pureza essencialmente alta. O fluxo de1-buteno com alta pureza é alimentado ao reator de autometátese, que oconverte em etileno e 3-hexeno. O 3-hexeno é subseqüentemente isomeri-zado em 1 -hexeno e purificado.

Com a finalidade de aumentar o rendimento de um produto de-sejado a partir de um processo de metátese, um número diferente de pro-cessos têm sido usado para preparar o fluxo de alimentação de metátese.Em alguns casos, o fluxo de alimentação C4 é hidrogenado de modo a redu-zir o teor de dienos e/ou acetilênicos para níveis inferiores, pelo fato dessesmateriais provocarem um rápido acúmulo de coque tanto no catalisador deisomerização como no catalisador de metátese e, portanto, devem ser remo-vidos ou, ao menos minimizados, a fim de permitir tempos úteis de ciclo decatalisador. Se a hidrogenação seletiva dor usada, pode haver um ou doisestágios dependendo da concentração dos componentes altamente insatu-rados. Quando um processo de hidrogenação seletivo for empregado, al- guns dos compostos C4 insaturados, incluindo butadieno e butenos, são hi-drogenados para formar butanos. Os butanos formados através de hidroge-nação ou presentes na matéria-prima são não-reativos sob condições demetátese. Eles diluem a mistura de reação e limitam a extensão para qual asolefinas podem ser reagidas.

Como uma alternativa, o butadieno e acetilênicos podem ser re-movidos por extração. Em muitos casos, existem alguns butadienos residu-ais ou outros dienos ou acetilênicos restantes após a extração. Os compos-tos altamente insaturados restantes são, também, removidos em uma unida-de de hidrogenação seletiva. Dependendo da seqüência de processamentoe dos produtos de metátese desejados, além da saturação do butadieno deoutros compostos altamente insaturados, em um segundo estágio de hidro-genação, permite-se que ocorra hidroisomerização e que o 1-buteno sejahidroisomerizado em 2-buteno. Esta segunda etapa de reação pode ocorrerem um leito fixo ou em uma coluna de destilação cataiítica.

Para alguns tipos de metátese, a remoção de isobutileno é ne-cessária ou favorável, enquanto para outros tipos de metátese, o isobutilenoé um reagente favorecido. Em autometatése, para produzir propileno con-forme descrito na patente U.S. N9 6.777.582, o isobutileno é desejável.Quando se usa a autometátese para produzir etileno e alfa-olefinas linearesconforme descrito na patente U.S. Nq 6.727.396, o isobutileno deve ser re-movido até baixos níveis. Quando se usa a autometátese convencional paraproduzir propileno através da reação de olefinas C4 com etileno, é desejável,embora não necessário, remover isobutileno visto que apresenta uma baixareatividade em misturas onde há um excesso de etileno. Há uma série deformas para remover o isobutileno, inclusive pela produção de MTBE, fracio-namento e tecnologia de dimerização de isobutileno.

O fracionamento pode ser empregado para remover isobutilenoe isobutano. O isobutileno e o isobutano são componentes leves e são re-movidos por suspensão. O 1-buteno tem uma volatilidade relativa próxima àvolatilidade do isobutileno, e requer-se um fracionamento significante paraevitar perdas de 1-buteno junto ao isobutileno. O isobutano fica suspensocom o isobutileno.

As partes inferiores da torre contêm 1-buteno, 2-buteno, n-butano e quaisquer compostos de C5. Em alguns casos, uma reação de hi-droisomerização pode ocorrer em um leito fixo a montante da torre de fracio-namento, dentro da torre de fracionamento (destilação catalítica), ou comouma combinação dos dois. O fracionamento removerá o isobutano, mas nãoo butano normal. Portanto, embora o teor tota! de parafina do fluxo de C4seja reduzido, permanecem quantidades significativas de parafinas (butanonormal).

O isobutileno pode, também, ser removido do fluxo de C4 demaneira reacional. No entanto, nesses casos, apenas o isobutileno é remo-vido e tanto os isobutanos como os butanos normais permanecem no fluxode alimentação C4 para metátese. A tecnologia de dimerização de isobutile-no pode ser usada para remover o isobutileno. O isobutileno reage com elemesmo e com alguns butenos normais para formar compostos C8. Estes sãoseparados através de fracionamento a partir dos C4s restantes. O efluenteC4 inclui 1-buteno, 2-buteno, n-butano e isobutano.

A produção de MTBE remove isobutileno, de forma seletiva, porreação com metanol. O efluente proveniente da etapa de remoção de isobu-tileno contém butenos normais (1-buteno, 2-buteno), n-butano e isobutanose não for removido simultaneamente com isobutileno. Além disso, em todosos fluxos de C4, existem vestígios de produtos contendo oxigênio, inclusiveDME, metanol, TBA, etc. e vestígios de componentes de enxofre, como etilmercaptano. Estes devem ser removidos em etapas subseqüentes antes dametátese com a finalidade de evitar o envenenamento do catalisador. Algunsdesses venenos desativarão permanentemente a isomerização ou o catali-sador de metátese. Em um processo de metátese, leitos de proteção absor-ventes são usados para remover estes venenos em níveis muito baixos coma finalidade de aprimorar a atividade do processo. Além dos venenos su-pramencionados, os compostos de nitrogênio, como amidas, aminas ou pir-rolidonas são venenos significantes. Portanto, outros compostos de oxigênio,como glicóis e compostos de enxofre, como sulfolanos e sulfóxidos desativa-rão permanentemente os catalisadores.

A publicação U.S. Ne 2003/0220530 apresenta um processo pa-ra preparação de olefinas, onde se emprega uma unidade de separação deparafina/olefina a montante de um processo de conversão de olefina. Estedocumento propõe este tipo de separação para reduzir o volume de matéria-prima que passa através de uma unidade de conversão de olefina. A unida-de de conversão de olefina é um processo tipo craqueamento onde as olefi-nas C4 a C6 com cadeias mais longas são craqueadas de modo a formarempropileno e etileno com cadeias mais curtas através do uso de um catalisa-dor do tipo zeolítico. No entanto, o processo não inclui nenhuma etapa deremoção de isobutileno, devido ao fato de o isobutileno ser uma matéria-prima valiosa para o processo aqui revelado. Além disso, o processo revela-do neste documento não emprega leitos de proteção, visto que o catalisadorque é usado não sofre impacto por venenos.

A publicação U.S. Nq 2003/0225306 descreve um processo parapreparação de olefinas, onde uma unidade de separação de parafina/olefinaé empregada a jusante a partir de um sistema de reator de conversão deolefinas e um fracionador. A separação de parafina/olefina é sugerida napresente invenção para reduzir o volume de material que passa através doreator e do fracionador à medida que este é reciclado na etapa de reação.Este processo também não inclui quaisquer etapas de divisão de isobutilenoou de veneno do leito de proteção.

As publicações U.S. NQs 2003/0220530 e 2003/0225306 estabe-lecem que a unidade de separação de parafina/olefina seja vantajosamenteequipada com colunas de destilação designadas para destilação extrativa. Adestilação extrativa é um processo por meio do qual um solvente polar quecompreende compostos pesados de nitrogênio ou enxofre, como NMP (N-metil pirrolidona), DMF (dimetil formamida), acetonitrila, furfural, sulfolano oudietileno glicol são colocados em contato com o fluxo de C4 em uma torre defracionamento. As olefinas são seletivamente absorvidas pelos compostospolares e são removidas do fundo da torre por um solvente. As parafinas sãoremovidas por suspensão. Os fluxos inferiores que contêm o solvente e ole-finas são, então, enviados a uma segunda coluna de destilação, onde asolefinas são removidas do solvente pesado. Nestes sistemas evita-se quecerta fração do solvente seja transportada suspensa com as olefinas. A pre-sença destes compostos no fluxo de olefinas resultaria no envenenamentodos sistemas catalisadores a jusante para metátese ou isomerização.

A unidade inclui ao menos duas colunas de destilação, sendoque a primeira é usada para separar parafinas e olefinas e a segunda é con-figurada como uma coluna de regeneração para recuperação do extratante.Em uma modalidade, proporciona-se uma terceira coluna de destilação coma finalidade de separar hidrocarbonetos com mais de cinco átomos de car-bono. Além disso, há um equipamento adicional necessário tanto para pre-parar como regenerar o solvente ao sistema. Portanto, itens significantes doequipamento são necessários para facilitar a separação. Além disso, estastorres consomem energia significante. Em todos os casos, o sistema operaem baixas pressões a fim de evitar altas temperaturas nas colunas de remo-ção que degradariam o produto de olefina.

A remoção completa de butanos por fracionamento ou destilaçãoextrativa pode ser dispendiosa. Na maioria dos casos, o custo desta separa-ção não é justificado. O fracionamento envolve a separação de componentesque têm pontos de ebulição muito próximos, exigindo torres de fracionamen-to extensivas e dispendiosas. Se a destilação extrativa for usada, os solven-tes são empregados para reduzir as dimensões das torres e as exigênciasde utilidade. Além disso, os solventes de extração mais comumente usadoscontêm compostos de nitrogênio que são venenos significantes para catali-sadores de isomerização e metátese. Os solventes típicos incluem NMP efurfural.

Seria útil desenvolver uma técnica eficaz e de baixo custo pararemoção de butanos de um processo de metátese. Esse processo tambémseria compatível com o sistema catalisador de metátese e com sua sensibili-dade a venenos. Da mesma forma, seria útil desenvolver uma técnica eficaze de baixo custo para remoção de butanos de um processo de isomerizaçãode buteno sob condições em que o processo seria compatível aos catalisa-dores de isomerização.

Sumário da Invenção

Um objetivo da presente invenção consiste em proporcionar ummétodo eficaz para a remoção de butanos de um processo de metátese u-sado para produzir olefinas. Este processo pode consistir em metátese con-vencional, autometátese ou um processo de metátese que inclui um proces-so separado de isomerização, como pode ser usado para produzir etileno ealfa-olefinas lineares.

Um outro objetivo consiste em proporcionar um método eficaz epouco dispendioso para a remoção de butanos de uma cadeia dupla ou deum processo de isomerização estrutural.

Ainda outro objetivo da invenção consiste em proporcionar ummétodo para a remoção de butanos de um fluxo de compostos C4 que com-preende olefinas e parafinas sem a introdução de espécies que envenenarãoos catalisadores de reação subseqüentes.

Uma modalidade consiste em um processo para produção deum buteno selecionado, que compreende a obtenção de um fluxo de alimen-tação C4 que por sua vez compreende parafinas C4 e olefinas C4, a remo-ção do fluxo de alimentação C4 de modo a formar um primeiro fluxo quecompreende um primeiro buteno e um segundo fluxo que compreende umsegundo buteno, a isomerização de ao menos uma parte do segundo fluxopara converter uma porção do segundo buteno em primeiro buteno, e a reci-clagem de ao menos alguma parte isomerizada do segundo fluxo em relaçãoà etapa de remoção. Uma porção do fluxo de alimentação C4 e do segundofluxo passa através de uma membrana de transporte facilitado para removerbutanos, formando ao menos um fluxo de purificação que compreende buta-nos.

Em alguns casos, o primeiro buteno é 1-buteno e o segundo bu-teno é 2-buteno. Em outros casos, o primeiro buteno é 2-buteno e o segundobuteno é 1-buteno. Ainda em outros casos, o primeiro buteno é buteno nor-mal (1 buteno e/ou 2 buteno) e o segundo buteno é isobutileno.

Em uma forma da invenção, o segundo buteno é convertido emprimeiro buteno por isomerização de ligação dupla. Em ouras formas, o se-gundo buteno é convertido em primeiro buteno por isomerização estrutural.Em uma modalidade, a remoção ocorre em uma coluna de destilação catalí-tica que contém um catalisador de hidrogenação seletiva onde uma porçãodo 1-buteno é convertida em 2-buteno.

Geralmente, o fluxo de alimentação C4 contém venenos, e oprocesso compreende, ainda, a remoção de venenos do fluxo de alimenta-ção C4 antes da divisão. Algumas vezes, o fluxo de alimentação C4 com-preende isobutileno, e o processo compreende, ainda, a remoção de isobuti-leno do fluxo de alimentação C4 antes da divisão. Em certos casos, o fluxode alimentação C4 contém pelo menos acetilênicos ou dienos, e o processocompreende, ainda, a remoção de acetilênicos e dienos do fluxo de alimen-tação C4 antes da divisão.

Em todas as modalidades para a produção de 1 -buteno a partirde um segundo buteno (isomerização), o fluxo de alimentação ou o segundofluxo (antes ou após a isomerização), ou ambos, passam através de um sis-tema de membrana para a remoção seletiva de butanos do sistema sem aintrodução de venenos catalisadores. De preferência, o sistema de membra-na é um sistema de membrana facilitado.

Em algumas modalidades, a membrana de transporte facilitado éestimulada por Cu ou Ag. Geralmente, a taxa de produção do produto doprimeiro buteno é pelo menos 20 % maior, e algumas vezes 40% maior quea taxa de produção que utiliza um processo no qual o equipamento de divi-são e isomerização de tamanho aproximadamente equivalente é usado semuma membrana de transporte facilitado.

Em muitos casos, o consumo de utilidades é pelo menos 10%menor ou, de preferência, pelo menos 20% menor, que o consumo de utili-dades de um processo onde as quantidades aproximadamente equivalentesde produto de olefina C4 são obtidas através do uso de um fluxo de alimen-tação C4 com a mesma composição e nenhuma membrana de transportefacilitado é incluída.

Outra modalidade consiste em um processo para a conversãode olefinas C4, que compreende a obtenção de um fluxo de alimentação C4que por sua vez compreende parafinas C4 e olefinas C4, inclusive 1-butenoe 2-buteno, a reação do fluxo de alimentação C4 em um reator de metátesepara formar um segundo fluxo, o fracionamento do segundo fluxo para for-mar um ou mais fluxos de produto contendo etileno, propileno, pentenose/ou hexenos e um fluxo de reciclagem que contém primariamente olefinasC4 e parafinas C4, e retornar o fluxo de reciclagem ao reator de metátese. Ofluxo de reciclagem ou o fluxo de alimentação C4 passa através de umamembrana de transporte facilitado para remover butanos, formando pelomenos um fluxo de purificação que compreende butanos.

Algumas vezes, adiciona-se etileno ao reator de metátese e oetileno reage com 2-buteno de modo a formar propileno. Em algumas moda-lidades, a alimentação ao reator de metátese é primariamente 1 -buteno e osegundo fluxo do reator contém etileno e hexeno.

Em certos casos, o fluxo de alimentação C4 contém venenos, eo processo compreende, ainda, a remoção de venenos do fluxo de alimenta-ção C4 antes da divisão. Algumas vezes, o fluxo de alimentação C4 com-preende isobutileno, e o processo compreende, ainda, a remoção de isobuti-leno do fluxo de alimentação C4 antes da divisão. Em alguns casos, o fluxode alimentação C4 contém acetilênicos ou dienos, e o processo compreen-de, ainda, a remoção de acetilênicos e dienos do fluxo de alimentação C4antes da divisão. A membrana de transporte facilitado freqüentemente é es-timulada por Cu ou Ag.Em algumas modalidades, a taxa de produção de um ou maisfluxos de produto é pelo menos 10 % maior, ou pelo menos 20% maior que ataxa de produção que usa um processo onde o equipamento de reação efracionamento aproximadamente equivalente é usado sem uma membranade transporte facilitado.

Algumas vezes, o processo compreende, ainda, a isomerizaçãodo fluxo de alimentação C4 em um reator de isomerização a montante emrelação ao reator de metátese com a finalidade de aumentar a quantidade de1 -buteno no fluxo de alimentação C4, e o fracionamento do fluxo de alimen-tação C4 isomerizado para formar um fluxo de alimentação C4 rico em 1-buteno e um fluxo inferior rico em 2-buteno. Os fluxos inferiores ricos em 2-buteno podem ser reciclados ao reator de isomerização. Os fluxos inferioresricos em 2-buteno, geralmente, passam através de uma membrana detransporte facilitado para remover butanos.

Em certas modalidades, um ou mais fluxos de produto incluemum fluxo de produto de hexeno, sendo que o processo compreende, ainda,enviar o fluxo de produto de hexeno a uma seção de isomerização de hexe-no com a finalidade de maximizar a produção de 1-hexeno. Algumas vezes,o fluxo de hexeno é fracionado para formar um fluxo de 1-hexeno e um fluxode misturado de 2- e 3-hexeno, e o fluxo misturado de 2- e 3-hexeno é reci-clado à seção de isomerização hexeno.

Outra modalidade consiste em um aparelho que serve para pro-duzir um buteno selecionado, que compreende um divisor de buteno configu-rado para dividir um fluxo de alimentação C4 de modo a formar um primeirofluxo que compreende um primeiro buteno e um segundo fluxo que por suavez compreende um segundo buteno, um reator de isomerização configura-do de modo a isomerizar ao menos uma parte do segundo fluxo coma a fina-lidade de converter ao menos uma porção do segundo buteno em primeirobuteno, e uma membrana de transporte facilitado configurada de modo aremover butanos de ao menos uma porção do fluxo de alimentação C4 oudo segundo fluxo, ou de ambos. Geralmente, o aparelho tem uma capacida-de de produção ao menos 20% maior que a capacidade de produção de umaparelho que inclui substancialmente o mesmo divisor e reator, porém, semmembrana de transporte facilitado.

Outra modalidade consiste em um aparelho que serve para aconversão de olefinas C4, que compreende um reator de metátese, uma plu-ralidade de torres de fracionamento posicionadas a jusante em relação aoreator de metátese para produzir um fluxo de reciclagem e um fluxo de etile-no, de propileno ou de hexeno, e ao menos uma membrana de transportefacilitado para remoção de butanos, sendo que a membrana fica posicionadapelo menos em um primeiro local a montante em relação ao reator ou em umsegundo local ao longo do fluxo de reciclagem. Em muitos casos, o aparelhotem uma capacidade de produção pelo menos 20% maior que a capacidadede produção de um aparelho que inclui substancialmente o mesmo reator demetátese e uma pluralidade de torres de fracionamento, porém, sem mem-brana de transporte facilitado.

Uma outra modalidade consiste em um processo que serve paraproduzir um buteno selecionado, que compreende a obtenção de um fluxode alimentação C4 que por sua vez compreende parafinas C4 e olefinas C4,a divisão do fluxo de alimentação C4 para formar um primeiro fluxo quecompreende um primeiro buteno e um segundo fluxo que compreende umsegundo buteno, a isomerização de ao menos parte do segundo fluxo demodo a converter uma porção do segundo buteno em primeiro buteno, e re-ciclagem de ao menos alguma parte isomerizada do segundo fluxo à etapade divisão, onde uma porção do fluxo de alimentação C4 ou do segundo flu-xo passa através de uma membrana para remover butanos, formando pelomenos um fluxo de purificação que compreende butanos. A taxa de produ-ção do primeiro buteno é ao menos 20 % maior que a taxa de produção queusa um processo onde o equipamento de divisão e isomerização com tama-nho aproximadamente equivalente é usado sem a membrana.

Ainda outra modalidade consiste em um processo para conver-são de olefinas, que compreende a obtenção de um fluxo de alimentação C4que por sua vez compreende parafinas C4 e olefinas C4, inclusive 1 -buteno,que passam o primeiro fluxo de alimentação em um reator de metátese paraformar um segundo fluxo, o fracionamento do segundo fluxo para formar umou mais fluxos de produto contendo etileno, propileno, pentenos e/ou hexe-nos e um fluxo de reciclagem primário contendo olefinas C4 e parafinas C4,e a inserção do fluxo de reciclagem no primeiro fluxo de alimentação. O fluxode reciclagem, o fluxo de alimentação C4 ou ambos passa através de umamembrana para remover butanos, formando pelo menos um fluxo de purifi-cação de butano. A taxa de produção de um ou mais fluxos de produto é aomenos 10 % maior que a taxa de produção que usa um processo onde seutiliza um equipamento de reação e fracionamento aproximadamente equi-valente sem a membrana.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é um diagrama de fluxo de processo de uma modali-dade de um processo de metátese de acordo com a presente invenção.

A Figura 2 é um diagrama de fluxo de processo de uma segundamodalidade da invenção.

A Figura 3 é um diagrama de fluxo de processo que mostra umaterceira modalidade da invenção.

A Figura 4 é um diagrama de fluxo de processo que mostra umaquarta modalidade da invenção.

A Figura 5 é um diagrama de fluxo de processo que mostra umaquinta modalidade da invenção.

A Figura 6 é um diagrama de fluxo de processo de um processocomparativo de isomerização de ligação dupla de 1-buteno em que não seutiliza membranas.

A Figura 7 é um diagrama de fluxo de processo para um proces-so de isomerização de ligação dupla de 1-buteno em que o fluxo de alimen-tação passa através de uma membrana.

A Figura 8 é um diagrama de fluxo de processo para um proces-so de isomerização de ligação dupla de 1-buteno em que o fluxo de recicla-gem passa através uma membrana.

A Figura 9 é um diagrama de fluxo de processo para um proces-so de metátese em que não se usa membranas.A Figura 10 é um diagrama de fluxo de processo para um pro-cesso de metátese em que os butanos são removidos por destilação extrati-va ao invés de usar uma membrana.

A Figura 11 é um diagrama de fluxo de processo para um pro-cesso de metátese em que o fluxo de reciclagem passa através de umamembrana para remover butanos.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com a invenção, os butanos são removidos utilizan-do-se um sistema de membrana em um processo de metátese ou isomeriza-ção de buteno. Emprega-se uma membrana, como uma membrana detransporte facilitado, em (1) um primeiro local que se encontra no fluxo dealimentação a montante a partir do reator de metátese e/ou torre de fracio-namento, ou (2) em um segundo local a jusante a partir do reator e/ou torrede fracionamento, ou em ambos os locais. Mediante a remoção dos butanosnestes locais através do uso de membranas, pode-se obter uma série devantagens, incluindo uma redução nos custos de capital, consumo menor deenergia, uma redução do número de peças necessárias para o equipamentode operação, um aumento na taxa de produção dos produtos e uma reduçãonos venenos ao sistema do reator. Estas vantagens podem ser obtidas pormetátese convencional, onde se produz propileno, por autometátese, ondepropileno e hexeno são produzidos, um processo combinado de isomeriza-ção/autometátese, onde etileno e hexeno são produzidos, um processo deisomerização, onde se produz 1-buteno, um processo de isomerização, ondese produz 2-buteno e um processo de isomerização estrutural, onde butenosnormais são produzidos. Aumenta-se a produção dos butenos desejados emtodos estes casos, visto que uma taxa de reciclagem maior a partir do tremde fracionamento pode ser usada e, desse modo, uma porcentagem maiorde butenos pode ser reagida.

Conforme o uso em questão, um buteno "selecionado" é um bu-teno que consiste em um produto desejado a partir do fluxo de C4. Tipica-mente, o buteno selecionado é 1-buteno, 2-buteno ou uma mistura de 1-buteno e 2-buteno.Sem a remoção de n-butano e/ou isobutano do fluxo de recicla-gem do trem de fracionamento, os butanos podem se acumular nos laços dereciclagem em quantidades maiores que 70 %, em peso, da vazão de fluxostotal. Portanto, qualquer equipamento no laço de reciclagem será duas ve-zes maior que o tamanho requerido com base em componentes não-inertes.Portanto, o uso de técnicas eficazes para remoção de butano pode resultarem economias significativas de custos. A remoção de butano do fluxo dealimentação e/ou a jusante a partir do reator de metátese em um processode metátese, e a remoção de butano do fluxo de alimentação e/ou a jusantea partir do divisor em um processo de isomerização, reduzem substancial-mente os custos de equipamentos e custos energéticos. A remoção de buta-no nestes locais pode ser realizada por uma membrana, de preferência, umamembrana de transporte facilitado.

O catalisador de metátese e os catalisadores de isomerizaçãosão altamente suscetíveis aos venenos catalisadores. Estes venenos inclu-em oxigenatos, e compostos de enxofre, metais, compostos básicos de ni-trogênio, água e hidrocarbonetos altamente insaturados, como butadieno ouvinil acetilenos que podem estar presentes nos fluxos de C4. A montante doreator de metátese é comum se empregar leitos de proteção. Os leitos deproteção contêm materiais absorventes que removerão estes venenos aténíveis muito baixos. De preferência, os leitos de proteção são localizadosapós a remoção dos hidrocarbonetos altamente insaturados e removem ve-nenos de acordo com o modo descrito anteriormente.

Em um processo para aumentar os níveis de fluxo de C4 pormetátese, seguindo os leitos de proteção, se necessário, e a remoção deisobutileno, se necessário, o fluxo de alimentação é enviado para metátese,ou isomerização seguida por metátese. Em um reator de metátese, os bute-nos, os pentenos, se presentes, são reagidos com outras olefinas, como eti-leno. As conversões típicas das olefinas C4 são, aproximadamente, de 60 a90 %. Conforme o uso em questão, a conversão ou utilização de olefinas C4refere-se à porcentagem de 1-buteno e 2-buteno no fluxo de alimentaçãorecente que é reagido nos reatores de isomerização e/ou de metátese. Osbutanos, incluindo tanto isobutano como n-butano, passam através do sis-tema do reator como inertes. O produto principal é o propileno.

No processo para a produção de etileno e alfa-olefinas lineares,o efluente proveniente dos leitos de proteção e das etapas de remoção deisobutileno pode ser passado por um reator de isomerização de ligação du-pla livre de hidrogênio em alta temperatura, onde o 2-buteno é convertido em1-buteno. O 1-buteno, junto com algum n-butano e/ou isobutano, passa, en-tão, por metátese.

No processo de isomerização de ligação dupla que serve paraproduzir 1-buteno, geralmente, o isobutileno e o isobutano são removidosprimeiro. O efluente resultante que compreende butenos normais e butanonormal e, então, enviado para uma torre de fracionamento, onde uma partedo 1-buteno fica suspensa e o 2-buteno é um produto inferior. Algum 1-buteno também se encontra no fundo junto com os butanos normais. Estefluxo inferior passa através de um reator de isomerização de ligação duplapara converter 2-buteno em 1-buteno. O efluente é uma mistura de equilíbriode 1 - e 2-butenos, bem como butano. Esta passa para a seção de fraciona-mento para recuperação do 1-buteno produzido.

Em um processo de isomerização estrutural, o fluxo de alimen-tação C4 é enviado para uma torre de fracionamento. O fluxo suspenso apartir de uma torre de fracionamento é enviado para um sistema de isomeri-zação estrutural reação. O efluente proveniente deste sistema contém umamistura de equilíbrio de isobutenos e isobutenos normais. Recicla-se estamistura na torre de fracionamento onde os butenos normais são removidoscomo um produto inferior e os isobutilenos (e isobuteno) ficam suspensos.

Devido ao fato de os butanos serem inertes em relação às ra-ções de metátese ou isomerização, eles se acumularão no sistema. A acu-mulação de butano resulta em um equipamento de processo grande demaise cargos maiores de aquecimento e resfriamento, já que este componente éinerte. Isto resulta, também, na perda de olefinas e, portanto, também umaperda de produto, visto que os butanos devem ser purificados a partir do sis-tema, limitando assim a utilização do butano do processo.A separação de butanos a partir dos butenos é difícil. Observan-do-se os pontos de ebulição destes componentes C4, pode-se observar queo componente mais leve é o isobutileno, seguido pelo isobutano, 1-buteno,2-buteno eis e trans, e, depois, o n-butano. Se tanto o isobutano como o n-butano estiverem no fluxo, mais de uma coluna de fracionamento é necessá-ria para removê-los, porque olefinas valiosas são produtos intermediários.Além disso, a diferença entre as volatilidades destes componentes é muitopequena, necessitando assim o uso de grandes colunas que consomemmuita energia para separação. Se a destilação extrativa for empregada paraseparação de olefina-parafina, uma alta porcentagem dos olefinas é recupe-rada a partir do fluxo, porém, fica contaminada com compostos de nitrogênioque requerem leitos de proteção adicionais para proteger os catalisadoresde metátese.

Discutiu-se na literatura a separação de olefinas e parafinas queutiliza membranas, porém, não têm sido comercializada em grandes propor-ções pelo fato de o desempenho das membranas não ser bom o suficientepara substituir o fracionamento como um meio de purificação e, pelo fato deas membranas não serem adequadas para uso em situações onde os com-ponentes são concentrados, porém, não purificados. A fim de atingir purezasmais comerciais, requer-se que as membranas sejam usadas com combina-ção com o fracionamento. Além disso, as membranas são sensíveis tanto àtemperatura como a venenos. Em muitos sistemas de fracionamento inte-grado, as temperaturas são de tal modo que as membranas não tenham es-tabilidade mecânica para o desempenho.

Uma classe mais nova de membranas, conhecida como mem-branas de transporte facilitado (FTM), são membranas delgadas que incluemuma espécie de carreador na membrana que interaja, de preferência, quimi-camente com um componente desejado com a finalidade de promover atransferência do componente através da membrana. Tipicamente, as mem-branas de transporte facilitado são sais metálicos impregnados na membra-na ou presente em camadas líquidas entre duas camadas de membrana pa-ra otimizar a separação de olefina-parafina. A olefina é absorvida de formaseletiva e fraca pela membrana e as pequenas (porém positivas) forças atra-tivas permite a migração das olefinas a uma taxa mais rápida que as parafi-nas, otimizando assim os fatores de separação. Por exemplo, descobriu-seque as olefinas, porém não as parafinas, apresentam uma atração por cá-tions de prata. Portanto, um dos sistemas de membrana de transporte facili-tado mais freqüentemente estudados utiliza complexos de prata.

A penetração de gás através de uma FTM ocorre por dois me-canismos: solução/difusão normal de moléculas de gás não-complexas, edifusão do complexo do gás carreador. O segundo mecanismo ocorre ape-nas para um gás que reaja quimicamente com o agente carreador. O fluxototal através da membrana é a soma do complexo do gás carreador mais ofluxo do gás não-complexo.

A maioria das FTMs assumem a forma de membranas líquidasimobilizadas (ILM). Estas são constituídas pela impregnação de uma mem-brana porosa com uma solução do carreador de facilitação em um solvente,como a água. Mantém-se a solução carreadora dentro dos poros da mem-brana de sustentação por forças capilares. Alternativamente, o líquido carre-ador pode ser disposto entre as camadas das membranas de sustentação.Exemplos são descritos nas patentes U.S. NQs 3.758.603 e 3.758.605. Émuito difícil de se manter a solução carreadora dentro da membrana e ga-rantir a estabilidade da membrana, isto é, o carreador não migra pra fora damembrana.

A fim de solucionar estes problemas das ILMs, membranas sóli-das de troca de íons que exibem transporte por FTM de olefinas em misturasde parafina-olefinas têm sido preparadas conforme descrito na patente U.S.Ne 4.318.714. Outra abordagem consiste em preparar as FTMs a partir depolímeros vítreos solúveis em água, como álcool polivinílico ao qual se adi-ciona um íon sódico complexo solúvel em água, como nitrato de prata con-forme descrito nas patentes U.S. NeS 5.015.268 e 5.062.866.

A patente U.S. N9 5.670.051 refere-se a uma membrana detransporte facilitado onde um sal metálico em uma matriz polimérica interagecom olefinas, porém, não com parafinas. Este documento indica que prata ecobre são íons metálicos úteis na membrana. Uma abordagem preferencialensinada na patente U.S. N- 5.670.051 consiste em preparar uma FTMcomposta por uma solução sólida de um sal metálico iônico em um polímero,sendo que a membrana é caracterizada por uma seletividade por um hidro-carboneto saturado, como etileno ou buteno, em relação a um hidrocarbone-to saturado, como etano ou butano, respectivamente, de ao menos cerca de20/1 e em um ambiente substancialmente seco. O metal iônico preferencial éprata, cobre, ou misturas destes. Os suportes poliméricos preferenciais in-cluem poliepicloroidrina, copolímeros de bloco de poliéter-polamida, copolí-meros de epicloroidrina/óxido de etileno, oxido de polietileno e copolímerosde oxido de propileno/aliglicidiléter. Diz-se que o fluxo ou permeação depressão normalizada do hidrocarboneto é de pelo menos 10 χ 10"6 cm3(STP)/cm2/s/cm Hg. Definiu-se uma unidade especial como GPU (Unidadede Permeação de Gás) e está é igual a 1 χ 106 cm3 (STP)/cm2/s/cm Hg. Por-tanto, a FTM preferencial deveria ter uma GPU mínima igual a 10, de prefe-rência, maior que 20 e, com mais preferência, maior que 50. Podem-se utili-zar outras FTMs, como as descritas nas patentes U.S. N9s 6.468.331,6.645.276 e 6.706.771.

A patente U.S. Ns 6.706.771 descreve uma membrana de trans-porte facilitado de prata contendo sal que apresenta bom desempenho du-rante um longo período de tempo. De acordo com este documento, um ma-terial está incluído na membrana que é capaz de aglutinar íons de prata emum modo quelante, que resulta em um aprimoramento da estabilidade e dodesempenho da membrana. A membrana compreende um polímero, um salde prata e um ftalato da fórmula C6H4(COOR)2 onde R é um grupo alquilacom de 2 a 8 átomos de carbono ou um grupo fenila. Tipicamente, o políme-ro contém heteroátomos doadores de elétrons e, de preferência, é um polivi-nil pirrolidona, poli (2-etil-2-oxazolina), polivinil metil cetona, polivinil formal,acetato de polivinila, acetato de celulose, butirato de acetato de celulose,poliacrilato, metacrilato de polimetila e/ou ácido poli acrílico. De preferência,o sal de prata é AgBF4, AgPF6, AgSO3CF3, AgCIO4 e/ou AgSbF6. O ftalato éusado em uma quantidade de 0,05 a 10 %, em peso, do peso do polímero.Outras publicações de patente incluindo os mesmos inventores são as publi-cações de patente U.S. Nes 2004/0154980, 2001/0015334 e 2002/0162456.

A patente U.S. N5 6.187.196 descreve uma membrana de trans-porte facilitado que inclui os primeiros grupos químicos que são tônicos esão associados aos locais de troca de íons na membrana, e um segundogrupo químico que modifica o ambiente eletrônico dos locais de troca de í-ons de modo a otimizar o transporte facilitado através da membrana. De pre-ferência, os primeiros grupos químicos são grupos aniônicos para troca decátions, como o polímero do ácido perfluorosulfônico, sendo que os locais detroca de íons são ocupados por um carreador catiônico adequado para otransporte facilitado. O grupo químico pode ser, por exemplo, um poli(pirrol)oxidado.

A publicação de patente U.S. Ne 2004/0147796 descreve umamembrana que apresenta alta seletividade de olefina/parafina e boa durabili-dade em contato de longo prazo com os fluxos de hidrocarbonetos. A mem-brana aqui revelada é particularmente útil para separar propileno da misturaou propileno e propano.

Estas membranas estimuladas por sal metálico possuem a ca-racterística de que as espécies mais insaturadas (olefinas) são preferencial-mente atraídas ao metal e, portanto, têm uma preferência em passar atravésda membrana. Espécies mais altamente insaturadas, como acetilênicos edienos são ainda mais fortemente atraídas e, de fato, se ligam aos sais me-tálicos tornando-as inativas em relação a uma atração adicional de olefinas.De modo similar, espécies de enxofre, nitrogênio e oxigenato são fortementepolares e, também, se ligarão, de modo irreversível aos sais metálicos.

Conforme indicado anteriormente, os processos aqui descritosenvolvem, muitas vezes, a remoção de venenos a montante a partir damembrana de transporte facilitado. Qualquer traço de venenos, especial-mente hidrocarbonetos altamente insaturados, como dienos e acetilênicos,pode significantemente reduzir o desempenho das membranas. Compostos,como enxofre e nitrogênio são venenos permanentes para essas membra-nas. Portanto, é importante remover estes materiais a montante a partir dasmembranas.

Reportando-se aos desenhos e, primeiramente, à Figura 1, umdiagrama de fluxo de processo que mostra o processo de uma primeira mo-dalidade da presente invenção é mostrado. Este processo é uma metáteseconvencional que envolve a reação de etileno primariamente com olefinasC4. Um fluxo de alimentação C4, designado como 10, é obtido a partir de umcraqueador de vapor ou unidade FCC. O fluxo de alimentação 10 inclui umamistura de butanos normais, isobutenos e butanos. Além disso, pequenasquantidades de componentes C3 e C5 podem estar presentes. As espéciesaltamente insaturadas removeram o fluxo de alimentação através de méto-dos descritos anteriormente. Se necessário, o fluxo de alimentação 10 é ali-mentado a uma unidade de remoção de isobutileno 12, onde a quantidadede isobutileno é reduzida até não mais que 10 %, em peso, da mistura dealimentação, de preferência, não mais que 5 %, em peso, da mistura de ali-mentação e, com mais preferência ainda, não mais que 2 %, em peso, damistura de alimentação. O fluxo de alimentação com a remoção de isobutile-no é designado como 14. Os venenos catalisadores são removidos do fluxo14 em leitos de proteção 16, e o fluxo resultante 18 passa, opcionalmente, oatravés de uma membrana de transporte facilitado 40 (que será descritamais adiante em maiores detalhes) com a finalidade de remover butanos nofluxo 41. O fluxo 18 (ou fluxo 18 menos o fluxo 41 se a membrana 40 for u-sada) é combinado com um fluxo de etileno 19. A taxa de vazão do fluxo 19é selecionada de modo a oferecer em uma razão apropriada de etileno emrelação à quantidade de buteno normal no fluxo 18 (ou ao teor de butenonormal no fluxo 18 menos o fluxo 41) para o reator de metátese. Um fluxo dereciclagem 20 a partir da purificação a jusante também é combinado comestes fluxos, e os fluxos combinados são alimentados como o fluxo 21 paraum reator de metátese 22.

No reator de metátese 22, as olefinas reagem entre si de modo aproduzir um efluente do reator 24 contendo etileno, propileno, butenos não-reagidos, pentenos e olefinas superiores. Além disso, quaisquer parafinas nofluxo de alimentação passam através do reator como inertes.Geralmente, o reator de metátese 22 opera em uma pressãoentre 2 e 40 atmosferas e, de preferência, entre 5 e 25 atmosferas. O catali-sador contido dentro deste reator pode ser qualquer catalisador de metáteseadequado, incluindo, mas não se limitando a, óxidos metálicos dos GruposVIB e VIIB nos suportes de catalisador. Os suportes de catalisador podemser de qualquer tipo e podem incluir oxido de alumínio, dióxido de silício,misturas destes, bióxido de zircônio e zeólitos. Além do catalisador de metá-tese, o catalisador no reator 22 pode incluir um catalisador de isomerizaçãode ligação dupla, como oxido de magnésio ou óxido de cálcio. A reação o-corre em uma temperatura entre 50° e 450°C, de preferência, entre 300° e400°C.

A jusante do reator de metátese 22 se encontra um trem de fra-cionamento 26 que consiste, primeiramente, em torres de fracionamento.Separa-se o etileno em uma primeira torre em linha 28 e pode ser recicladoà zona de reação, onde é combinado com o fluxo 19. Produz-se propilenocomo um produto em linha 30 a partir de uma segunda torre. Os butenosnão-reagidos, bem como as parafinas C4 e quaisquer pentenos e olefinasmais pesadas formadas nas reações são os produtos inferiores da separa-ção de separação. Não é incomum empregar torres adicionais para separaros compostos C4 como o fluxo 34 a partir de compostos mais pesados, co-mo pentenos no fluxo 32 e olefinas superiores no fluxo 36 e reciclar os com-postos C4 para aumentar a utilização total das olefinas. Alternativamente, ofluxo C4 pode ser obtido através do uso de uma remoção lateral a partir datorre de separação de propileno. Neste caso, os componentes pesados nofluxo 36 são os produtos inferiores a partir da separação de propileno. A re-ciclagem do fluxo C4 34 (a partir de uma torre de separação ou como umaremoção de fluxo lateral a partir da torre de separação de propileno) contémas parafinas C4 inertes. Estas devem ser removidas com a finalidade demaximizar a recuperação dos butenos ou o volume de material reciclado setornará muito grande, o que requer um equipamento substancial e, conse-qüentemente, custos.

Embora seja possível remover as parafinas antes do reator demetátese 22 ou no fluxo de reciclagem 34 por fracionamento ou destilaçãoextrativa, o fracionamento é muito dispendioso tanto em termos de custos deequipamentos como em energia, devido aos pontos de ebulição próximosdos componentes e a destilação extrativa também é dispendiosa devido aogrande número de torres necessárias, bem como os sistemas de preparaçãode solventes. Além disso, a destilação extrativa reintroduz venenos no sis-tema. Requer-se um método melhor para separação. As membranas, inclu-indo as membranas de transporte facilitado, representam tal sistema. Vistoque as membranas de transporte facilitado são, também, envenenadas porcompostos altamente insaturados, bem como por oxigenato e compostos deenxofre, elas são apropriadas em condições ideais para uso dentro de umlaço de metátese onde o catalisador também é sensível aos mesmos conta-minantes.

Uma membrana de transporte facilitado fica localizada, em con-dições ideais, no fluxo de reciclagem 34 seguindo o reator de metátese. Es-sa membrana é mostrada na Figura 1 como a membrana 39. Após a etapade reação, a concentração de olefinas dentro do fluxo C4 é reduzida. Portan-to, a quantidade de que deve passar através da membrana é reduzida, des-se modo, tanto aprimorando o seu desempenho como reduzindo custos. A-dicionalmente ou em vez da membrana 39, a membrana 40 pode ser usadano fluxo de alimentação, conforme indicado acima.

Um fluxo 38 é separado do fluxo C4 34 e é usado para controlara quantidade de reciclagem de modo a evitar uma sobrecarga do reator. Ofluxo 38 é um fluxo predominantemente de butano que é obtido através douso da membrana de transporte facilitado 39 que separa parafinas de olefi-nas e, portanto, separa butanos de butenos.

O fluxo de reciclagem 20, que é o fluxo de buteno/butano 34com o fluxo de purificação de butano 38 removido dele, é combinado no flu-xo de alimentação de metátese com etileno adicionado, sendo que o fluxocombinado é mostrado como o fluxo 21. Removendo-se o butano sem remo-ver simultaneamente o butano nas membranas 39 e/ou 40, uma conversãomais alta de butenos em propileno é alcançada.A Figura 2 representa uma segunda modalidade em que o pro-cesso de metátese é a autometátese, que não envolve a adição de etileno.Neste processo, a remoção de butano por uma membrana, como uma amembrana de transporte facilitado pode ocorrer em uma ou em ambos osmesmos locais como na modalidade da Figura 1, ou seja, no fluxo de ali-mentação 18' ou no fluxo de reciclagem C4 34'. Na Figura 2, as membranassão mostradas como 39' e 40'. Neste caso, as C4s reagem entre si por au-tometátese de modo a formar, principalmente, etileno, propileno, pentenos ehexenos. O isobutileno pode ou não ser removido a montante a partir dosleitos de proteção, dependendo do produto desejado. Além disso, a hidroge-nação seletiva pode ocorrer no fluxo 10' ou 14'.

Opcionalmente, o fluxo de alimentação 10' é submetido à remo-ção de isobutileno na unidade de remoção de isobutileno 12' e, opcional-mente, é transportado no fluxo 14' até um leito de proteção 16' para remoçãode venenos. O fluxo purificado 18' passa, opcionalmente, através da mem-brana 40' de modo a remover butanos em um fluxo de purificação 41'. O flu-xo de alimentação 21' restante entra em um auto-reator de metátese 22' on-de etileno, propileno, pentenos e hexenos são formados e saem do reator22' no fluxo 24" junto com os C4s restantes. A jusante do auto-reator de me-tátese 22' se encontra um trem de fracionamento 26' que consistem, primari-amente, em torres de fracionamento. Separa-se o etileno em uma primeiratorre em linha 28'. Este pode ser recuperado como um produto ou recicladoà zona de reação. Produz-se propileno como um produto no fluxo 30'. Emalguns casos, uma terceira torre separa os compostos C4 dos compostosmais pesados. Os compostos C4 são reciclados no fluxo 34'. Os compostosC5 são removidos no fluxo 32'. Os compostos mais pesados são removidosno fluxo 36'. Opcionalmente, o fluxo C4 34' passa através de uma membrana39' para remover butanos em um fluxo de purificação de butano 38', sendoque a reciclagem restante forma o fluxo 20'.

A Figura 3 mostra um processo de isomerização de ligação du-pla de 1-buteno, em que um fluxo de alimentação 15 contendo parafinas C4e olefinas C4 é combinado com um fluxo de reciclagem 31 para formar ofluxo 17. Com a finalidade de produzir 1-buteno de alta pureza, o fluxo 15deve conter apenas pequenas quantidades de isobutileno e isobutano. Umsistema de fracionamento a montante seria empregado para remover, simul-taneamente, a maior parte desses compostos iso se houver uma alta con-centração desses materiais. O fluxo 17 é divido em um divisor 23 com a fina-lidade de separar a mistura em um fluxo suspenso 25 que compreende 1-buteno e um fluxo inferior 27 que por sua vez compreende 2-buteno e buta-no normal. O 2-buteno é isomerizado em um reator de isomerização 29 demodo a formar o fluxo de reciclagem 31, que é combinado com o fluxo dealimentação recente para formar o fluxo 17. Pode-se reciclar parte ou todo ofluxo 27 através de um reator de isomerização de ligação dupla 29. Uma ouambas as membranas 44 e 46 são inclusas para remover butanos. A mem-brana 44 é posicionada no de alimentação 15 e remove butanos no fluxo 45.Uma membrana neste local removerá tanto qualquer isobutano restante co-mo butano normal. Uma membrana neste local que remove o isobutano au-mentará a pureza do 1-buteno visto que o isobutano acompanharia o 1-buteno e ficará suspenso na coluna de fracionamento. A membrana 46 éposicionada entre o divisor 23 e o reator de isomerização 29 e remove buta-nos no fluxo 47, enquanto o fluxo restante 49 entra no reator de isomeriza-ção 29. Uma membrana neste local remove, primeiramente, o butano normale reduz o fluxo de hidrocarbonetos através do sistema reduzindo-se o acú-mulo de butano na reciclagem.

A Figura 4 mostra um processo de isomerização estrutural debuteno onde o fluxo de alimentação 60 que contém olefinas C4 e parafinas éalimentado a uma torre de fracionamento 62 após ser combinado com o flu-xo de reciclagem 64. O fluxo combinado 66 é separado em um fluxo suspen-so 68 que compreende isobutano e isobuteno, e um fluxo inferior 70 quecompreende butano normal e butenos (tanto 1-buteno como 2-buteno). Umaporção da suspensão no fluxo 71 é enviada a um sistema de remoção porisomerização estrutural 72 onde o isobuteno é convertido em buteno normal.A mistura de equilíbrio de isobuteno normal e isobutano é reciclada à torrede fracionamento 62 no fluxo 74. Uma ou duas membranas (76 e 78) sãoinclusas para remover butanos. Uma membrana 76 posicionada no fluxo dealimentação remove tanto isobutano como butano normal. O fluxo de purifi-cação de butano 79 remove os butanos como um produto. Uma membrana78 posicionada no fluxo suspenso 71 reduzirá o teor de isobutano do fluxode alimentação reciclado através do sistema por isomerização estrutural re-ação 72. Os butanos são removidos no fluxo 80. Ambas as membranas re-duzirão os tamanhos dos equipamentos e os consumos de utilidade parauma dada produção.

Com a finalidade de produzir 1-buteno, o fluxo inferior 70 podeser, subseqüentemente, submetido à isomerização de ligação dupla que uti-liza o processo da Figura 3. Com a finalidade de produzir 2-buteno a partirdo fluxo 70, existem duas opções. A primeira consiste em submeter o fluxo70 à hidro-isomerização em um leito fixo, um leito fixo com uma reciclagemdo divisor de buteno, um leito fixo seguido por uma coluna de destilação ca-talítica, ou uma única torre tanto com destilação catalítica como com hidro-isomerização. A outra opção consiste em colocar uma seção de destilaçãocatalítica na torre de fracionamento 62, o que aumentará a porcentagem de2-butenos no fluxo 70.

A Figura 5 mostra uma modalidade onde etileno e alfa-olefinaslineares são produzidos por metátese, com um reator de isomerização sepa-rada 42 incluído a montante a partir do reator de metátese 22". Uma ou maisde três membranas diferentes, designadas como 39", 40" e 45 são inclusas.Neste caso, o isobutileno (se presente) é removido do fluxo de alimentação10" até um nível muito baixo, por exemplo, cerca de 0,03 % na unidade deremoção de isobutileno 12". Limitando-se a quantidade de iso-olefinas nofluxo de alimentação ao reator de metátese 22", a quantidade de olefinasramificadas no efluente é minimizada. A partir da unidade de remoção deisobutileno 12", o fluxo de alimentação é transportado no fluxo 14" até umleito de proteção 16" para remoção de venenos. O fluxo de alimentação éisomerizado em um reator 42, passa, opcionalmente, através de uma mem-brana 45 para remover butanos, e, então, transportado ao reator de metáte-se 22" onde etileno, propileno, pentenos e hexenos são formados e saem doreator 22" com os C4s restantes no fluxo 24". No trem de fracionamento 26",remove-se etileno e propileno nos fluxos 28" e 30", respectivamente. O 3-hexeno no fluxo 50 é isomerizado e fracionado em 52 com a finalidade deformar o fluxo de produto de 1-hexeno 54. Opcionalmente, o butano é remo-vido do fluxo C4 34" pela membrana 39", que, de preferência, é uma mem-brana de transporte facilitado, no laço de reciclagem a jusante a partir dotrem de fracionamento 26" como nas primeira e segunda modalidades, e/ouatravés do uso da membrana 40" no fluxo 43, que constitui o laço de recicla-gem para o reator 42. Quando a membrana 45 for usada, remove-se butanono fluxo 41". Quando a membrana 39" for usada, remove-se butano no fluxo38". Quando a membrana 40" for usada, remove-se butano no fluxo 44. Nes-te caso, etileno, propileno e 1-hexeno são os produtos, sendo que o 3-hexeno é isomerizado, seguido por fracionamento de modo a se obter 1-hexeno. As vantagens da remoção de butanos (isso, normal ou ambos) noslocais mostrado nas Figuras 1 a 5 são as seguintes:

• Em geral, mediante a remoção de butanos do fluxo C4, o volu-me de material a ser processado foi substancialmente reduzido. Isto econo-miza custos de capital. Em muitos casos, mas não todos, para metátese, aremoção de isobutileno também é desejada. Para metátese convencional,adiciona-se etileno e, portanto, se deve remover isobutileno em uma quanti-dade baixa (2 a 5%). Para autometátese de hexano, geralmente, deve-seremover isobutileno em 0,03 %. Para autometátese geral, não há exigênciasno que diz respeito à remoção de isobutileno. No entanto, dependendo dométodo de remoção de isobutileno, o isobutano pode permanecer, visto queele é um composto inerte. Se uma opção de fracionamento for usada pararemover isobutileno, o isobutano é, então, removido além do isobutileno. Istotambém reduz custos. Se, no entanto, MTBE ou dimerização forem usados,o isobutano permanece e a remoção através de uma membrana torna-sevantajosa.

O butano normal é o menos volátil das parafinas C4 e o isobu-tano é o mais volátil. As olefinas normais (1 e 2 buteno) fervem entre as du-as parafinas. Se ambas as parafinas (iso e normal) estiverem presentes,uma membrana pode remover ambas simultaneamente. O fracionamento édispendioso e difícil, devido à volatilidade próxima. Além disso, o fraciona-mento precisa de múltiplas torres, visto que o isobutano é o mais volátil e obutano normal é o menos volátil. A destilação extrativa removerá ambas asparafinas simultaneamente, porém, também é muito dispendioso e introduzi-rá venenos nos sistemas que são prejudiciais aos catalisadores de metáte-se.

• Tipicamente, o fluxo de reciclagem C4 após a metátese é umaremoção lateral a partir da porção inferior de uma torre usada para separarpropileno do material mais pesado na seção de fracionamento. O C5 e o ma-terial mais pesado produzidos na reação de metátese consistem em um pro-duto inferior. O C3 é o produto suspenso nesta torre. O fluxo C4 após a rea-ção neste ponto tem olefinas menores que a montante do reator e tem, tam-bém, um volume menor (visto que as olefinas reagiram longe de outros olefi-nas de número de carbono). Iniciando-se com um fluxo mais concentrado(de butanos), a separação é mais fácil e menos dispendiosa.

• O fluxo C4 já passou através de um leito de proteção de modoa remover venenos e o reator de metátese que removeu adicionalmentequaisquer venenos (por obstrução, embora não seja desejado). Para qual-quer opção de separação de membrana, o fluxo de alimentação de recicla-gem é, geralmente, o mais apropriado. A remoção de venenos proporcionaráuma vida mais longa à membrana no melhor desempenho. Isto é particular-mente verdadeiro para os sistemas de membrana de transporte facilitado.

• Para estes sistemas com isobutano, e, especialmente, maté-rias-primas de refinaria que têm isobutileno e isobutano altos, e onde o iso-butileno foi removido através de dimerização ou MTBE (para produzir com-ponentes de octano para gasolina), o uso de uma membrana de olefina pa-rafina é, particularmente, crítico para alcançar uma utilização de buteno eco-nômica. Além disso, as etapas de matérias-primas do tipo refinaria têm umnível mais alto de venenos (enxofre e oxigenatos) que as matérias-primas docraqueador de vapor. Situando-se a etapa de remoção de butano à base demembrana a jusante de leitos de proteção e a reação primária, pode-se atin-gir uma maior redução nos custos de capital. Além disso, as membranas detransporte facilitado são as melhores opções para remoção de membrana erequerem o serviço mais limpo.

• Removendo-se, de forma eficaz, os butanos, o rendimento dasolefinas desejadas a partir da isomerização (por exemplo, 1 buteno de 2 bu-teno) ou a partir de metátese (por exemplo, propileno a partir de metáteseconvencional) pode ser aumentado, visto que uma taxa de reciclagem maiorpode ser usada antes de experimentar rigorosas limitações do equipamentoe, portanto, um percentual maior dos butenos pode ser reagido.

Os exemplos a seguir ilustram importantes características dainvenção, porém, não devem ser construídos de modo a limitarem o escopoda invenção, já que este é definido nas reivindicações.Exemplo Comparativo 1

. Conduziu-se uma simulação computadorizada sofisticada de umesquema de fluxo do processo de isomerização de 1 -buteno que usa o pro-cesso e os equipamentos mostrados na Figura 6. O processo geral é desig-nado como 150. O fluxo de alimentação C4 recente no fluxo 152, a partir doqual removeram-se isobutileno e isobutano, foi alimentado a um tanque decompensação 154 para uma bomba de alimentação 156. A bomba 156transportou o fluxo de alimentação C4 recente, que foi combinado com umfluxo de efluente do reator de isomerização de 1-buteno 158 no fluxo 160,em um divisor de 1-buteno 162. Removeu-se 1-buteno junto ao topo do divi-sor 162 no fluxo 164. O fluxo superior 164 foi condensado em um condensa-dor 156, alimentado em um tanque 157 e separado em um fluxo de produtode 1-buteno 160 e um fluxo de reciclagem 163, ambos foram transportadospor uma bomba 164. Removeu-se 2-buteno junto ao divisor 162 como produ-tos inferiores no fluxo 165. Removeu-se o fluxo 166 junto ao fundo do divisor162, refervido em um refervedor 167, e injetado no fundo do divisor 162. Ofluxo 165 foi separado em um fluxo de purificação 168 e um fluxo de recicla-gem 170. O fluxo de reciclagem 170 foi transportado pela bomba 172 atra-vés de um trocador de calor 174 e até uma seção de isomerização de 1-buteno 180 onde se converteu 2-buteno em 1-buteno. O fluxo de efluente doreator 158 foi combinado com o fluxo de alimentação recente no fluxo 152 demodo a formar o fluxo 160. O processo teve uma utilização de 90% de bute-nos normais no fluxo recente, isto é, 90% do 1-buteno e 2-buteno no fluxo dealimentação recente foram reagidos.

As composições para o fluxo de alimentação, produto e purifica-ção para o processo da Figura 6 são mostradas na tabela 1 abaixo. Um re-sumo do equilíbrio e utilidades do material geral é mostrado na Tabela 4.

Tabela 1: Exemplo Comparativo 1

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Exemplo 1

O processo do Exemplo Comparativo 1 foi repetido com a exce-ção de que a jusante da bomba do fluxo de alimentação 256, o fluxo de ali-mentação C4 recente 252, a partir do qual removeram-se isobutileno e iso-butano, foi aquecido em um trocador de calor 255 e passado através de umamembrana de transporte facilitado 253 com a finalidade de remover butanosem um fluxo retentado 257. O fluxo retentado 257 foi removido do sistemacomo um fluxo de purificação. O fluxo de alimentação C4 purificado 259 foicombinado com um fluxo de efluente do reator de isomerização de 1-buteno258 de modo a formar o fluxo 260, que foi alimentado a um divisor de 1-buteno 262.

As composições para os fluxos de alimentação, permeado, re-tentado, purificação do divisor inferior e produto para o processo da Figura 7são mostradas abaixo na Tabela 2. O resumo do equilíbrio e utilidades domaterial geral é mostrado na Tabela 4.Tabela 2: Exemplo 1

<table>table see original document page 31</column></row><table>

Exemplo 2

Repetiu-se o processo do exemplo Comparativo 1 com a exce-ção de que entre o trocador de calor 374 e a seção de isomerização de 1-buteno 380, o fluxo de reciclagem do divisor de 1-buteno 370 foi passadoatravés de uma membrana de transporte facilitado 353 com a finalidade deremover em um fluxo retentado 355. O fluxo retentado 355 foi removido dosistema como um fluxo de purificação. O fluxo de reciclagem purificado 376foi comprimido em um compressor 357 e transportado à seção de isomeriza-ção de 1-buteno 380. O processo geral é designado como 350. As composi-ções para os fluxos de alimentação, permeado, retentado, purificação dodivisor inferior e produto para o processo da Figura 8 são mostradas abaixona Tabela 3. O resumo do equilíbrio e utilidades do material geral é mostra-do na Tabela 4.

Tabela 3: Exemplo 2

<table>table see original document page 31</column></row><table><table>table see original document page 32</column></row><table>

Tabela 4: Sumário do Equilíbrio e Utilidades do Material Geral

<table>table see original document page 32</column></row><table><table>table see original document page 33</column></row><table>

Repetiu-se o processo do Exemplo 2 exceto pelo fato de que acapacidade de isomerização do 1 -buteno foi aumentada em 40%. Os resul-tados são mostrados na Tabela 5. Este Exemplo mostra as vantagens dasmembranas tanto na capacidade de aprimoramento como na redução doconsumo de utilidades. Mesmo com a operação de capacidade maior, ostamanhos dos equipamentos e os fluxos de reciclagem e refluxo (portanto,os requerimentos de bombeamento) ainda são menores que o caso do e-xemplo comparativo 1 e as utilidades são 71 % menores que o caso do e-xemplo comparativo 1.

Tabela 5: Sumário do Equilíbrio e Utilidades do Material Geral

<table>table see original document page 34</column></row><table><table>table see original document page 35</column></row><table>

Exemplo Comparativo 4A

Executou-se uma simulação computadorizada sofisticada de umprocesso de metátese otimizado que usa o esquema de fluxo de equipamen-to e processo mostrado na Figura 9. O processo geral é designado como450, e é designado para resultar em 90% de utilização do 1 - e 2-buteno nofluxo de alimentação recente. O fluxo de alimentação C4 recente no fluxo451 foi alimentado a um tanque de compensação 452 para uma bomba 456,e foi combinado com o fluxo de reciclagem C2 a partir do fluxo 488 no fluxo455. O fluxo 455 foi alimentado a um sistema do reator de metátese 464. Oproduto de metátese foi passado como o fluxo 466 através de um trocadorde calor 458 onde o mesmo foi resfriado, e através de outro trocador de ca-lor 468, onde ele foi resfriado mais uma vez. O fluxo resfriado de produto demetátese 466 foi, então, alimentado a um sistema de-etilenizador 472.

Removeram-se os C2s junto ao topo do sistema de-etilenizador472 como um fluxo de gás ventilado 479. Os C3s e os materiais mais pesa-dos a partir do sistema de-etilenizador 472 foram removidos nos fluxos infe-riores 496. O fluxo inferior 496 foi alimentado a um sistema de-propilenizador492. O fluxo de reciclagem 490 a partir do sistema de-etilenizador 472 foicombinado com o C2 recente no fluxo 493 de modo a formar o fluxo 494. Ofluxo 494 foi aquecido no trocador de calor 468 e reciclado ao sistema doreator de metátese 464. No sistema de-propilenizador 492, o produto depropileno de grau polimérico foi removido no fluxo 498. Os produtos inferio-res foram removidos como o fluxo 500, que foi dividido em um fluxo inferiordo de-propilenizador 502 e em um fluxo de reciclagem C4 488. A bomba 504transportou o fluxo de reciclagem 488 para que fosse combinado ao fluxo dealimentação 454 de modo a formar o fluxo 455. Um segundo fluxo de purifi-cação C4 foi removido da parte intermediária do de-propilenizador 492 comoo fluxo 506.

Um equilíbrio do material para o processo da Figura 9 é mostra-do abaixo na Tabela 6 e em um resumo de equilíbrio do material na Tabela9. O consumo de utilidades e a contagem das peças dos equipamentos sãomostrados na Tabela 10 abaixo.<table>table see original document page 37</column></row><table>Exemplo Comparativo 4B

Executou-se uma simulação computadorizada sofisticada de umprocesso de metátese que usa o esquema de fluxo de equipamento e pro-cesso mostrado na Figura 10. O processo geral é designado como 550. Ofluxo de alimentação C4 recente no fluxo 551 foi alimentado a partir de umtambor de alimentação 552 no fluxo 554 pela bomba 556, e foi combinadocom o fluxo de reciclagem C2 do fluxo 588 no fluxo 555. O fluxo 555 foi ali-mentado a um sistema do reator de metátese 564. O produto de metátese foipassado como o fluxo 566 através do trocador de calor 558 onde ele foi res-friado, e através de outro trocador de calor 568 onde ele foi resfriado maisuma vez. O fluxo do produto de metátese resfriado 566 foi alimentado aosistema de-etilenizador 572.

Removeram-se os C2s do topo do sistema de-etilenizador 572como um fluxo de gás ventilado 579. Os C3s e os materiais mais pesados dosistema de-etilenizador 572 foram removidos no fluxo inferior 596. O fluxoinferior 596 foi alimentado a um sistema de-propilenizador 592. O fluxo dereciclagem 590 do sistema de-etilenizador 572 foi combinado com o fluxo dealimentação C2 recente no fluxo 593 de modo a formar o fluxo 594. O fluxo594 foi aquecido no trocador de calor 568 e reciclado ao sistema do reatorde metátese 564. No sistema de-propilenizador 592, o produto de propilenode grau polimérico foi removido no fluxo 598. Os produtos inferiores foramremovidos como o fluxo 600. Um fluxo de remoção lateral foi removido nofluxo 620.

O fluxo de remoção lateral 620 foi resfriado no trocador de calor624 e, então, passado através de uma coluna de destilação extrativa 625. Ofluxo superior 627 foi resfriado em um condensador 628, enviado a um tam-bor 629, e transportado por uma bomba 631. O fluxo 627 foi dividido em umfluxo de purificação C4 632 e um fluxo de reciclagem 634 de volta à coluna625. Parte dos produtos inferiores da coluna de destilação extrativa 625 foiremovida no fluxo 633, refervida no refervedor 635 e introduzida de volta nacoluna 625. A maior parte dos produtos inferiores da coluna de destilaçãoextrativa foi removida no fluxo 637 e transportada pela bomba 638 até umacoluna separadora 639, que tinha um refervedor 640 para o fluxo refervedor641. O fluxo superior 642 da coluna separadora 639 foi condensado em umcondensador 643, enviado a um tambor 644, e transportado por uma bomba645 parcialmente de volta à coluna separadora no fluxo 646 e parcialmenteno fluxo 588 de volta para ser misturado com o fluxo de alimentação recentedo fluxo 554. Um sistema de preparação e recuperação de solvente 647 for-neceu um fluxo de solvente 648 à coluna de destilação extrativa 625 atravésda bomba 649. O fluxo inferior 636 que contém solvente recuperado junto aoseparador 639 foi combinado com o fluxo 647 de modo a formar o fluxo 648.

Um equilíbrio do material para o processo da Figura 10 é mos-trado abaixo na Tabela 7 e em um resumo de equilíbrio do material na Tabe-la 9. O consumo de utilidades e a contagem das peças dos equipamentossão mostrados na Tabela 10 abaixo.<table>table see original document page 40</column></row><table>Exemplo 4

Executou-se uma simulação computadorizada sofisticada de umprocesso de metátese que usa o esquema de fluxo de equipamento e pro-cesso mostrado na Figura 11.0 processo geral é designado como 650 e édesignado para resultar na reação de 90% do 1 - e 2- buteno no fluxo de ali-mentação. O fluxo de alimentação C4 recente no fluxo 651 foi alimentado apartir de um tambor de alimentação 652 no fluxo 654 pela bomba 656, e foicombinado com o fluxo de reciclagem C2 do fluxo 688 no fluxo 655. O fluxo655 foi alimentado a um sistema do reator de metátese 664. O produto demetátese foi passado como o fluxo 666 através de um trocador de calor 658onde ele foi resfriado, e através de outro trocador de calor 668, onde ele foiresfriado mais uma vez. O fluxo do produto resfriado de metátese 666 foi,então, alimentado a um sistema de de-etilenizador 672.

Removeram-se os C2s do topo do sistema de-etilenizador 672como um fluxo de gás ventilado 679. Os C3s e os materiais mais pesados dosistema de-etilenizador 672 foram removidos no fluxo inferior 696. O fluxoinferior 696 foi alimentado a um sistema de-propilenizador 692. O fluxo dereciclagem 690 do sistema de-etilenizador 672 foi combinado com o fluxo dealimentação C2 recente no fluxo 693 de modo a formar o fluxo 694. O fluxo694 foi aquecido no trocador de calor 668 e reciclado ao sistema do reatorde metátese 664. No sistema de-propilenizador 692, o produto de propilenode grau polimérico foi removido no fluxo 698. Os produtos inferiores foramremovidos como o fluxo 700. Um fluxo de remoção lateral foi removido nofluxo 720 foi removido do sistema de-propilenizador 692, resfriado no troca-dor de calor 724, e passado através de uma membrana 726, que, de prefe-rência, é uma membrana de transporte facilitado. O fluxo retentado 728 foiremovido como um fluxo de purificação. O fluxo permeado 730 foi comprimi-do em um compressor 732, resfriado em um trocador de calor 734, transpor-tado pela bomba 736, e combinado com o fluxo de alimentação C4 recentede modo a formar o fluxo 655.

Um equilíbrio do material é mostrado na tabela 8 abaixo e emum resumo de equilíbrio do material na Tabela 9. O consumo de utilidades ea contagem das peças dos equipamentos são mostrados na Tabela 10 abai-xo.<table>table see original document page 43</column></row><table>Tabela 9: Equilíbrios do Material Geral

<table>table see original document page 44</column></row><table>

Tabela 10: Contagem das Utilidades e Peças

<table>table see original document page 44</column></row><table><table>table see original document page 45</column></row><table><table>table see original document page 46</column></row><table>

(MTA = toneladas métricas por ano)

Adotou-se a taxa de alimentação para o Exemplo Comparativo4A como 267,91 KTA. A taxa do fluxo de alimentação C4 para o ExemploComparativo 4B e para o Exemplo 4 foi calculada com base nas taxas defluxo através do reator de metátese, e com base no de-etilenizador seria amesma taxa do Exemplo Comparativo 4A. Isto foi realizado para garantir queos maiores tamanhos de equipamentos seriam os mesmos para propósitosde comparação. Nota-se que, devido à eliminação aprimorado de compo-nentes inertes, isto é, n-butano e isobutano, a partir do laço de reciclagem,no Exemplo Comparativo 4 e no Exemplo Comparativo 4B, uma leitura maiordo fluxo de alimentação C4 recente pode ser tolerada para os mesmos ta-manhos de equipamento. A bomba de reciclagem é menor no Exemplo 4 ano Exemplo Comparativo 4B por que os componentes inertes são purifica-dos fora do laço.

Conforme mostrado pelos dados acima, pode-se produzir maispropileno com o mesmo equipamento ou com um equipamento um poucomenor que usa os processos do Exemplo Comparativo 4B e do Exemplo 4,quando comparado ao Exemplo Comparativo 4A. Isto ocorre devido à redu-ção nas taxas de reciclagem resultantes do uso de uma etapa de separaçãoadicional. O uso de uma membrana ao invés de destilação extrativa resultaem uma redução significativa nos itens do equipamento, logo, um custo decapital menor. O Exemplo 4 usa 26% menos peças de equipamento paraefetuar esta vantagem do que são usadas no Exemplo Comparativo 4B. OExemplo Comparativo 4B precisou de 49 peças de equipamento, enquanto oprocesso do Exemplo 4 precisou apenas de 36 peças de equipamento.

O Exemplo 4 teve o menor consumo de utilidades por quilogra-ma de propileno produzido. A destilação extrativa conforme usada no Exem-plo Comparativo 4B requer o uso de quantidades maiores de energia, devidoàs exigências de condensação e refervimento do sistema de absorção-remoção. O uso de uma membrana ao invés da destilação extrativa resultaem uma redução de 24% no consumo de energia por unidade de peso dopropileno produzido. Embora tanto o Exemplo Comparativo 4B como o E-xemplo 4 reduzam as reciclagens, apenas o processo do Exemplo 4 reduztanto as reciclagens como as utilidades.

Claims

1. Processo para produção de um buteno selecionado, quecompreende:(a) obter um fluxo de alimentação C4 que compreende parafinasC4 e olefinas C4;(b) dividir o fluxo de alimentação C4 de modo a formar um pri-meiro fluxo que compreende um primeiro buteno e um segundo fluxo quecompreender um segundo buteno;(c) isomerizar ao menos uma parte do segundo fluxo de modo aconverter uma porção do segundo buteno no primeiro buteno; e(d) reciclar ao menos alguma parte isomerizada do segundo flu-xo em relação à etapa de divisão (b), onde uma porção de ao menos um dosfluxos de alimentação C4 e do segundo fluxo passa através de uma mem-brana de transporte facilitado com a finalidade de remover butanos, forman-do ao menos um fluxo de purificação que compreende butanos.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o primeirobuteno é 1-buteno e o segundo buteno é 2-buteno.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o primeirobuteno é um buteno normal e o segundo buteno é isobutileno.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o segundobuteno é convertido no primeiro buteno na etapa (c) por isomerização deligação dupla.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o segundobuteno é convertido no primeiro buteno na etapa (c) por isomerização esque-letal.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, onde a divisãoocorre em uma coluna de destilação cataiítica contendo um catalisador dehidrogenação seletiva em que uma porção do 1-buteno é convertida em 2-buteno.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o fluxo dealimentação C4 contém venenos, compreendendo, ainda, a remoção de ve-nenos do fluxo de alimentação C4 antes da divisão.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde fluxo de ali-mentação C4 compreende isobutileno, compreendendo, ainda, a remoçãodo isobutileno do fluxo de alimentação C4 antes da divisão.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o fluxo dealimentação C4 contém ao menos um dos acetilênicos e dienos, compreen-dendo, ainda, a remoção de acetilênicos e dienos do fluxo de alimentaçãoC4 antes da divisão.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde a porçãoreciclada do segundo fluxo passa através da membrana de transporte facili-tado antes da isomerização.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde a membra-na de transporte facilitado é estimulada por ao menos Cu ou Ag.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o primeirofluxo é um fluxo de produção, e a taxa de produção do primeiro fluxo é aomenos 20 % maior que a taxa de produção que usa um processo, onde oequipamento de divisão e isomerização com tamanho aproximadamente e-quivalente é usado sem uma membrana de transporte facilitado.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o primeirofluxo é um fluxo de produção, e a taxa de produção do primeiro fluxo é aomenos 40 % maior que a taxa de produção que usa um processo, onde oequipamento de divisão e isomerização com tamanho aproximadamente e-quivalente é usado sem uma membrana de transporte facilitado.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o consumoútil é ao menos 10% inferior ao consumo útil de um processo em que asquantidades aproximadamente equivalentes de produto de olefina C4 sãoobtidas através do uso de um fluxo de alimentação C4 com a mesma com-posição, sendo que nenhuma membrana de transporte facilitado está incluí-da.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o consumoútil é ao menos 20% inferior ao consumo útil de um processo em que asquantidades aproximadamente equivalentes de produto de olefina C4 sãoobtidas através do uso de um fluxo de alimentação C4 com a mesma com-posição, sendo que nenhuma membrana de transporte facilitado está incluí-da.

16. Processo para conversão de olefinas C4, que compreende:(a) obter um fluxo de alimentação C4 que compreende parafinasC4 e olefinas C4, incluindo 1-buteno e 2-buteno;(b) reagir o fluxo de alimentação C4 em um reator de metátasede modo a formar um segundo fluxo;(c) fracionar o segundo fluxo de modo a formar um ou mais flu-xos de produção contendo etileno, propileno, pentenos e/ou hexenos, e umfluxo de reciclagem que contém, primariamente, olefinas C4 e parafinas C4;e(d) retornar o fluxo de reciclagem ao reator de metátase, ondeao menos o fluxo de reciclagem ou o fluxo de alimentação C4 passam atra-vés da uma membrana de transporte facilitado com a finalidade de removerbutanos, formando ao menos um fluxo de purificação que compreende buta-nos.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde etileno éadicionado ao reator de metátese e o etileno reage com 2-buteno para for-mar propileno.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde a alimen-tação ao reator de metátese é, primariamente, 1-buteno, e o segundo fluxo apartir do reator contém etileno e hexeno.

19. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde o fluxo dealimentação C4 contém venenos, compreendendo, ainda, a remoção de ve-nenos do fluxo de alimentação C4 antes da divisão.

20. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde o fluxo dealimentação C4 compreende isobutileno, compreendendo, ainda, a remoçãode isobutileno do fluxo de alimentação C4 antes da divisão.

21. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde o fluxo dealimentação C4 contém ao menos acetilênicos e dienos, compreendendo,ainda, a remoção de acetilênicos e dienos do fluxo de alimentação C4 antesda divisão.

22. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde a mem-brana de transporte facilitado é estimulada por ao menos Cu ou Ag.

23. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde a taxa deprodução de um ou mais fluxos de produção é ao menos 10 % maior que ataxa de produção que usa um processo, em que o processo de reação e fra-cionamento aproximadamente equivalente é usado sem uma membrana detransporte facilitado.

24. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde a taxa deprodução de um ou mais fluxos de produção é ao menos 20 % maior que ataxa de produção que usa um processo, em que o processo de reação e fra-cionamento aproximadamente equivalente é usado sem uma membrana detransporte facilitado.

25. Processo, de acordo com a reivindicação 16, que compreen-de, ainda, a isomerização do fluxo de alimentação C4, em um reator de iso-merização a montante do reator de metátese a fim de aumentar a quantida-de de 1-buteno no fluxo de alimentação C4, e o fracionamento do fluxo dealimentação C4 isomerizado de modo a formar um fluxo de alimentação C4rico em 1-buteno e fluxos inferiores ricos em 2-buteno.

26. Processo, de acordo com a reivindicação 25, onde os fluxosinferiores ricos em 2-buteno são reciclados ao reator de isomerização.

27. Processo, de acordo com a reivindicação 25, que compreen-de, ainda, passar os fluxos inferiores ricos em 2-buteno através de umamembrana de transporte facilitado com a finalidade de remover os butanos.

28. Processo, de acordo com a reivindicação 16, onde um oumais fluxos de produção incluem um fluxo de produção de hexeno, compre-endendo, ainda, o envio do fluxo de produção de hexeno para uma seção deisomerização de hexeno com a finalidade de maximizar a produção de 1-hexeno.

29. Processo, de acordo com a reivindicação 28, que compreen-de, ainda, o fracionamento do fluxo de hexeno de modo a formar um fluxo de1-hexeno e um fluxo misturado de 2- e 3-hexeno, e reciclar o fluxo de 2- e 3-hexeno à seção de isomerização de hexeno.

30. Processo, de acordo com a reivindicação 25, onde um oumais fluxos de produção incluem um fluxo de produção de hexeno, compre-endendo, ainda, o envio do fluxo de produção de hexeno para uma seção depolimerização de hexeno com a finalidade de maximizar a produção de 1-hexeno.

31. Processo, de acordo com a reivindicação 30, que compreen-de, ainda, o fracionamento do fluxo de hexeno de modo a formar um fluxo de1-hexeno e um fluxo misturado de 2- e 3-hexeno, e reciclar o fluxo de 2- e 3-hexeno à seção de isomerização de hexeno.

32. Aparelho para produção de um buteno selecionado, quecompreende:(a) um divisor de buteno configurado de modo a dividir um fluxode alimentação C4 com a finalidade de formar um primeiro fluxo que com-preende um primeiro buteno e um segundo fluxo que compreende um se-gundo buteno;(b) um reator de isomerização configurado de modo a isomerizarpelo menos uma parte do segundo fluxo com a finalidade de converter aomenos uma porção do segundo buteno no primeiro buteno; e(c) uma membrana de transporte facilitado configurada de modoa remover butanos de pelo menos uma porção do fluxo de alimentação C4ou do segundo fluxo.

33. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, onde o apare-lho tem uma capacidade de produção pelo menos 20% maior que a capaci-dade de produção do aparelho que inclui substancialmente o mesmo divisore reator, porém, nenhuma membrana de transporte facilitado.

34. Aparelho para conversão de olefinas C4, que compreende:(a) um reator de metátese;(b) uma pluralidade de torres de fracionamento posicionada ajusante do reator de metátese para a produção de um fluxo de reciclagem epelo menos um fluxo de etileno, um fluxo de propileno e um fluxo de hexeno;e(c) ao menos uma membrana de transporte facilitado que servepara remover butanos, sendo que a membrana fica posicionada em pelomenos um primeiro local a montante do reator e um segundo local ao longodo fluxo de reciclagem.

35. Aparelho, de acordo com a reivindicação 34, onde o apare-lho tem uma capacidade de produção pelo menos 20% maior que a capaci-dade de produção de um aparelho que inclui substancialmente o mesmoreator de metátese e uma pluralidade de torres de fracionamento, porém,nenhuma membrana de transporte facilitado.

36. Processo para produção de um buteno selecionado, quecompreende:(a) obter um fluxo de alimentação C4 que compreende parafinasC4 e olefinas C4;(b) dividir o fluxo de alimentação C4 de modo a formar um pri-meiro fluxo que compreende um primeiro buteno e um segundo fluxo quecompreende um segundo buteno;(c) isomerizar ao menos uma parte do segundo fluxo com a fina-lidade de converter uma porção do segundo buteno no primeiro buteno; e(d) reciclar ao menos alguma parte isomerizada do seguindo flu-xo em relação à etapa de divisão (b), onde uma porção de ao menos um dosfluxos de alimentação C4 e do segundo fluxo passa através de uma mem-brana de transporte facilitado com a finalidade de remover butanos, forman-do ao menos um fluxo de purificação que compreende butanos, sendo que ataxa de produção do primeiro buteno é menor que 20 % superior que a taxade produção que usa um processo, em que o equipamento de divisão e iso-merização com tamanho aproximadamente equivalente é usado sem amembrana.

37. Processo para conversão de olefinas C4, que compreende::(a) obter um fluxo de alimentação C4 que compreende parafinasC4 e olefinas C4, incluindo 1-buteno e 2-buteno;(b) reagir o fluxo de alimentação C4 em um reator de metátesede modo a formar um segundo fluxo;(c) fracionar o segundo fluxo de modo a formar um ou mais flu-xos de produção contendo etileno, propileno, pentenos e/ou hexenos, e umfluxo de reciclagem que contém, primariamente, olefinas C4 e parafinas C4;e(d) retornar o fluxo de reciclagem ao reator de metátase, ondeao menos o fluxo de reciclagem ou o fluxo de alimentação C4 passam atra-vés da uma membrana de transporte facilitado com a finalidade de removerbutanos, formando ao menos um fluxo de purificação que compreende buta-nos, sendo que a taxa de produção de um ou mais fluxos de produção é aomenos 10 % menor que a taxa de produção que usa um processo, em que oequipamento de ração e fracionamento aproximadamente equivalente é u-sado sem a membrana.