BRPI0617203A2 - processo para craqueamento térmico - Google Patents

Abstract

<B>PROCESSO PARA CRAQUEAMENTO TéRMICO.<D> A presente invenção refere-se a um método para craqueamento térmico de um material de alimentação hidrocarbonáceo usando um forno que queime passível de combustão, em que pelo menos parte do passível de combustão empregado no forno é singás.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se ao craqueamento térmico (piróli-

se) de materiais hidrocarbonáceos a partir de uma pluralidade de produtosquímicos individuais. Mais particularmente, esta invenção refere-se à expan-são da gama de produtos de substâncias químicas individuais produzidaspor uma instalação de pirólise convencional.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

O craqueamento térmico de hidrocarbonetos é um processo pe-troquímico que é amplamente usado para produzir olefinas, como etileno,propileno, butenos, butadieno, e aromáticos, como benzeno, tolueno e xile-nos. Nessa instalação de produção de olefinas (instalação de craqueamento,instalação de pirólise ou instalação), uma matéria-prima hidrocarbonácea,como etano, nafta, gasóleo ou outras frações de óleo bruto total, é misturadacom vapor, que serve de diluente para manter as moléculas de hidrocarbo-neto separadas. Essa mistura, depois do preaquecimento, é submetida acraqueamento térmico de hidrocarbonetos a temperaturas elevadas 788 a843 graus Celsius (1.450 a 1.550 graus Fahrenheit) em um forno de pirólise(craqueador de vapor ou craqueador).

O efluente de produto craqueado do forno de pirólise (forno) con-tém hidrocarbonetos gasosos quentes de grande variedade (de 1 a 35 átomosde carbono por molécula, ou Ci a C35 inclusive, tanto saturados, quanto insatu-rados). Esse produto contém alifáticos (alcanos e alcenos), alicíclicos (ciclanos,ciclenos e ciclodienos), aromáticos e hidrogênio molecular (hidrogênio).

Esse produto de forno é, então, submetido a um processamentoadicional para produzir, como produtos da instalação, várias correntes deprodutos químicos separados e individuais, como hidrogênio, etileno, propi- leno, óleo combustível e gasolina de pirólise. Depois da separação dessascorrentes de produtos individuais do processo, o produto craqueado restantecontém essencialmente hidrocarbonetos C4 e C5 e componentes de gasolinamais pesados. Esse restante é alimentado a um desbutanizador, onde umacorrente de C4 bruta é separada como parte superior, ao passo que a cor-rente de C5 e mais pesada é removida como produto de fundo.

Essa corrente de C4 pode conter quantidades variáveis de n-butano, isobutano, 1-buteno, 2-butenos (tanto isômeros eis, quanto trans),isobutileno, acetilenos e diolefinas, como butadieno (tanto isômeros eis,quanto trans).

Assim, uma instalação de craqueamento é composta por duasseções básicas. A primeira seção é uma unidade de craqueamento térmicoque emprega pelo menos um forno que queima pelo menos um passível decombustão (combustível), para formar o produto de forno de gás craqueado.A segunda seção é uma unidade de separação que, por vários processos defracionamento, separa as várias correntes de produtos individuais acimamencionadas do gás craqueado da primeira seção. Essas correntes de pro-dutos individuais são os produtos finais da instalação e são exportadas dainstalação para comercialização por terceiros ou usadas internamente nocomplexo da instalação para preparar outros produtos.

A seção de craqueamento térmico normalmente queima umamistura de combustíveis no aquecimento dos fornos de craqueamento.Combustíveis básicos para esses fornos são o gás natural e gás combustívelreciclado que foi produzido na própria instalação.

Gás combustível é um subproduto do processo de craqueamen-to que é retirado na seção de craqueamento térmico e é principalmente (amaior quantidade ou mais da metade) uma mistura de hidrogênio e metano.

A seção de separação de produtos individuais, embora fazendoas separações de correntes de produtos individuais desejadas, rotineiramen-te separa, além disso, pelo menos uma corrente de gás combustível que éadequada para combustão em um forno da instalação.

Até agora, uma instalação que empregasse gás natural comouma parte substancial do combustível para seus fornos reciclava essencial-mente toda(s) sua(s) corrente(s) de gás combustível para o seu ou outrosfornos da instalação, a fim de minimizar a quantidade de gás natural quetinha de ser comprada para queimar os fonos na medida desejada. O gáscombustível reciclado não era processado, por exemplo, para torná-lo acei-tável a um gasoduto transportador comum, para fins de comercialização aterceiros como um produto de instalação individual, assim como o etileno,propileno e similares.

Gás sintético (singás) é preparado por meio de vários processosbásicos e bem-conhecidos, incluindo o processo de reforma e o processo deoxidação parcial, também conhecidos como gaseificação. O processo dereforma com vapor reage hidrocarbonetos com vapor, na presença de umcatalisador de níquel, para produzir uma mistura em equilíbrio de monóxidode carbono e hidrogênio. Ao mesmo tempo, a reação de deslocamento deágua e gás reage monóxido de carbono com água para produzir dióxido decarbono e hidrogênio. O produto final é, portanto, uma mistura de monóxidode carbono, dióxido de carbono e hidrogênio, com quantidades residuais demetano. A alimentação de hidrocarboneto para o processo de reforma comvapor normalmente é gás natural, mas pode incluir alimentações de hidro-carbonetos tão pesadas quanto nafta. Para matérias-primas gasosas natu-rais, a razão de hidrogênio/óxido de carbono é tipicamente de 3,5 para 1.

O processo de oxidação parcial reage carbono com oxigênio evapor, em uma atmosfera redutora, para produzir uma mistura de monóxidode carbono, dióxido de carbono e hidrogênio. Dependendo da fonte de car-bono de alimentação usada na reação de reforma e do esquema de proces-samento específico, a razão de hidrogênio/óxido de carbono (H2/COx) nosingás variará amplamente, dependendo da razão de oxigênio para carbonoe da razão de água para carbono na alimentação do reator. Outros fatoresincluem a razão de hidrogênio para carbono na matéria-prima carbonácea,assim como a pressão e temperaturas de operação. As matérias-primas po-dem variar de metano a coque de petróleo ou carvão a materiais hidrocarbo-náceos de ocorrência natural ou produtos de refugo. Esse processo de oxí-dação parcial também é chamado de gaseificação ou, mais especificamente,de gaseificação de carvão, quando o carvão é a alimentação.

O singás é combustível. Atualmente, o singás é submetido àcombustão ou de outra forma queimado apenas em instalações de CicloCombinado de Gaseificação Integrada (IGCC). O singás não pode substituiro gás natural, por exemplo, em tubulações transportadoras de gás naturalcomuns convencionais, por causa de seu elevado teor de hidrogênio e mo-nóxido de carbono e, conseqüentemente, baixo valor de aquecimento embase volumétrica, quilocalorias/metro cúbico de gás (Btu/pé cúbico). O sin-gás também é empregado para produzir substâncias químicas conforme ex-plicado mais abaixo, mas esses processos de forma alguma envolvem acombustão de singás.

Embora instalações IGCC possam empregar como sua principalmatéria-prima inúmeros materiais hidrocarbonáceos, como carvão, óleo, co-que, resíduos de refinaria, biomassa e certos materiais de refugo (munici-pais, perigosos e outros), elas encontram suas raízes na evolução da gasei-ficação de carvão. A descrição do IGCC será, daqui por diante, para fins de clareza, dirigida ao carvão, mas isso não exclui as outras matérias-primasacima mencionadas.

A gaseificação de carvão para produzir um combustível comer-cial está atingindo 200 anos de idade nos Estados Unidos, a primeira aplica-ção tendo começado em 1816 em Baltimore para fornecer luz àquela cidade. Estima-se que, por volta de 1920, o gás de carvão servia 46 milhões de pes-soas. O uso do gás de carvão declinou nas décadas de 30 e 40 com o au-mento da disponibilidade do gás natural do Texas e da Louisiana, mas, nasdécadas de 30 e 40, a Alemanha desenvolveu processos para a produçãode gasolina, diesel e outros combustíveis líquidos a partir de carvão. Com relação a isso, desenvolveu-se o processo de Fisher-Tropsch (F-T), que ain-da é empregado com singás atualmente. O F-T é uma reação catalítica queproduz hidrocarbonetos de cadeia mais longa (combustíveis sintéticos) apartir de singás.

O interesse na produção de combustíveis sintéticos foi estimula- do pela crise energética da década de 70, o que, por fim, levou ao processoIGCC. Esse processo envolve uma conversão química endotérmica (oxida-ção parcial) da alimentação, como carvão, em singás. A conversão é reali-zada em um gaseificador que emprega uma quantidade máxima de carbono,uma elevada temperatura, uma quantidade mínima de oxigênio e água. Osingás bruto formado no gaseificador é, então, limpo por remoção de partícu-las e contaminantes químicos, como sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbo-nila, amônia e cloretos. O singás limpo é alimentado a uma turbina de com-bustão que aciona um gerador elétrico para produzir eletricidade para ali-mentar as linhas de transmissão.

Gás de exaustão quentes do gerador de turbina de combustãomais o calor do processo do próprio gaseificador são enviados para um ge-rador de vapor de recuperação de calor perdido, que aciona uma turbina devapor/gerador elétrico para produzir mais eletricidade para as linhas detransmissão. A combinação do gerador de turbina de combustão e do gera-dor de turbina de vapor com a recuperação de calor intermediária e geraçãode vapor é chamada de "ciclo combinado" e é o "CC" no IGCC.

Assim, a tecnologia IGCC é a integração de gaseificação de car-bono com ciclo combinado, e essa combinação melhora significativamente aeficiência da utilização de alimentações hidrocarbonáceas, conforme acimaexposto para fins de geração de eletricidade, com concomitante baixa for-mação de poluentes.

A tecnologia IGCC está agora provada e bem-estabelecida. Foidemonstrada com carvão em uma escala comercial durante até dez anos emdois locais nos Estados Unidos e dois na Europa. Embora essas instalaçõesde IGCC fossem originalmente instalações de demonstração, estão agoraem operação comercial regular.

Conforme já mencionado, singás limpo de uma instalação deIGCC pode ser queimado em um contexto de turbina de gás. Alternativa-mente, o singás pode ser empregado na produção de substâncias químicas,como hidrogênio, monóxido de carbono, fertilizantes, metanol, etanol e ou-tras substâncias químicas industriais; ou no processamento F-T para produ-zir nafta, combustível diesel, combustível de aviação e cera; ou para produzirgás natural sintético.

Entretanto, nenhum desses usos alternativos para o singás en-volve a combustão do singás, as instalações de IGCC sendo a única tecno-logia atual que pode empregar singás como um passível de combustão.

O singás tem tipicamente uma razão molar de H2 CO de cercade 0,4/1 a cerca de 0,7/1. Tem um valor de aquecimento de apenas cerca de2.447 a cerca de 2.635 quilocalorias por metro cúbico (kcal/m3) (260 a 280Btu/pé cúbico (Btu/SCF)), em comparação com cerca de 8.940 a cerca de10.351 kcal/m3 (950 a 1.100 Btu/SCF) para o gás natural. O singás, conse-qüentemente, não chega nem perto das especificações de valor de quiloca-lorias (Btu) para tubulações transportadoras de gás natural comuns. Portan- to, o singás não é um simples substituto como passível de combustão, parti-cularmente de gás natural. Por exemplo, em uma turbina que queime gásnatural, o gás combustível é apenas cerca de dois por cento do fluxo de gástotal, e o restante é ar para fins de diluição e combustão. Por outro lado, se osingás e o diluente requerido tiverem de substituir gás natural nessa aplica-ção, ele representaria de quatorze e dezesseis por cento do fluxo de gástotal, um aumento muito considerável no fluxo de massa que os operadoresde turbinas têm de seriamente levar em consideração. Outro exemplo sãocombustores de baixo NOx seco. Esses combustores não podem usar singáscomo um passível de combustão, por causa de seu elevado teor de hidrogê-nio, que confere ao singás uma elevada velocidade de chama, que pode ini-ciar uma retrochama e causar falha do combustor. O singás também podeafetar de maneira adversa a distribuição de fluxo térmico entre as seçõesradiante e de convecção de um forno.

Portanto, seria desejável encontrar outros usos para singás co-mo passível de combustão. Esta invenção faz exatamente isso na área decraqueamento térmico, e o faz com resultados adicionais surpreendentes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com esta invenção, o singás é empregado como umcombustível possível de combustão para um forno de pirólise.

A aplicação desta invenção inclui, mas não se limita a, fornosque até agora operavam com gás natural como pelo menos parte de seupassível de combustão.Assim, esta invenção proporciona a substituição de combustíveisde queima onerosos de uma instalação de craqueamento.

Porém, isso não é tudo. De acordo com esta invenção, determi-nou-se, surpreendentemente, que, com o emprego de singás como um pas-sível de combustão em um forno de craqueamento, a quantidade de gáscombustível formada no forno e separada na seção de separação de produ-tos individuais da instalação, a jusante do forno, permite que o gás combus-tível seja removido da instalação e, com um processamento adicional míni-mo, seja exportado da instalação como um produto líquido novo da instala-ção. Isso contrasta com a prática da técnica anterior de reciclagem de todo ogás combustível dentro da instalação ou com outros fornos de instalações decraqueamento.

Assim, esta invenção não apenas, apresenta um novo uso parasingás como um passível de combustão em instalação de craqueamento,mas, além disso, acrescenta uma nova corrente de produto individual à ga-ma de produtos químicos acabados individuais anteriormente produzidos eexportados por uma instalação de craqueamento.

Portanto, com esta invenção, o número de produtos finais pro-duzidos por uma instalação de craqueamento convencional é surpreenden-temente aumentado por meio de uma alteração na composição do passívelde combustão do forno.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 mostra um fluxograma para uma instalação de cra-queamento convencional.

A figura 2 mostra um fluxograma para a instalação da figura 1empregando uma modalidade desta invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A figura 1 mostra uma instalação de craqueamento convencional1, cuja primeira seção é composta por pelo menos um forno de craqueamen-to 2. A alimentação hidrocarbonácea 3 é alimentada à seção de aquecimen-to por convecção C do forno 2 para ser preaquecida e, então, à seção deaquecimento radiante R do forno 2 para ser termicamente craqueada. Opassível de combustão 4 é suprido de fora da instalação 1 para o forno 2,como pelo menos parte da fonte de calor primário para essas funções depreaquecimento e craqueamento. O produto gasoso craqueado do forno 2 éenviado pela linha 5 para a segunda seção 6 da instalação 1 para processara separação do gás craqueado 5 das várias correntes de substâncias quími-cas individuais, por exemplo, etileno, propileno e outros, que são os produtosfinais da instalação 1, e que são exportados da instalação 1 como um produ-to acabado para venda ou uso em outro lugar. Para fins de simplicidade, es-sas várias correntes de produtos individuais da instalação são coletivamentemostradas como corrente 7. O gás combustível formado na instalação 1 éseparado e coletado na seção 6 e devolvido em sua inteireza ao forno 2 pormeio da linha 8. Esse gás combustível de instalação 8 é usado em quantida-des significativas para combustão, em combinação com combustível 4 supri-do externamente, no forno 2, para completar a fonte de calor primária paraas funções de preaquecimento e craqueamento acima.

Hidrogênio molecular (hidrogênio) e metano podem ou não estarinicialmente presentes na alimentação 3, mas cada um é formado durante oprocesso de craqueamento no forno 2, e quantidades significativas de cadaum estão presentes no gás craqueado 5. Enquanto o gás 5 é processado nasegunda seção 6 para separação dos produtos individuais 7 da instalação,também se formam várias correntes de hidrogênio, metano ou uma misturade hidrogênio e metano. Embora se possa separar hidrogênio de alta purezacomo um produto acabado individual da instalação, muitas de, se não todas,essas correntes de hidrogênio, metano e suas misturas são finalmente cole-tadas no tambor de coleta de gás combustível (não mostrado) da seção 6.Desse tambor de coleta, o gás combustível de instalação assim formado éreciclado por meio das linhas 8 e 9 para um ou mais fornos 2, para uso comoparte de seu passível de combustão para reduzir a demanda de combustível4 suprido externamente.

A seção de processamento de gás craqueado 6 emprega inúme-ras etapas de fracionamento para causar a formação dos vários produtosindividuais 7 e do gás combustível de instalação 8. Em uma instalação típica,empregam-se primeiro etapas de resfriamento brusco do gás 5 para separaróleo combustível líquido e gasolina de pirólise do gás 5, após o que o gás 5é submetido à compressão para separar hidrocarbonetos de cinco átomosde carbono (C5) e mais pesados. Depois disso, o gás 5 é processado emuma unidade de refrigeração e exposto a temperaturas tão baixas quanto-1662C (-2679F), para separar uma corrente de hidrogênio de alta purezaindividual e, depois da separação do hidrogênio, a uma coluna de fraciona-mento térmico conhecida como desmetanizador para separar o metano dogás craqueado. Depois do desmetanizador, o gás é passado por inúmerascolunas de fracionamento térmico separadas, para a separação de outrascorrentes de produto individuais, como um desetanizador, seguido por umdivisor de etano/etileno, um despropanizador, seguido por um divisor de pro-pano/propileno, e um destubanizador para formar uma corrente de C4. Nes-se processo, formam-se inúmeras correntes contendo hidrogênio, metano ouambos. Mesmo quando uma corrente de hidrogênio puro é exportada pelainstalação 1 como uma corrente de produto individual 7, outras correntes dehidrogênio que sejam menos puras são separadas e enviadas para o tamborde gás combustível, juntamente com outras correntes de metano e correntescontendo tanto hidrogênio, quando metano. Assim, o tambor de gás combus-tível é a fonte de gás combustível de instalação 8 da instalação 1.

O gás combustível de instalação 8 é, portanto, principalmenteuma mistura amplamente variável de hidrogênio e metano, mas, em geral,contém de cerca de 70 a cerca de 95 por cento em mol de metano e menosde cerca de 2% em mol de etano e/ou etileno, como restante sendo essenci-almente hidrogênio, todos os % em mol baseados nos mois totais dessa mis-tura. Esse gás combustível de instalação bruto 8, em oposição ao produto degás combustível individual acabado desta invenção (elemento 13 da figura2), tem um valor de aquecimento de menos de 8.940 kcal/m3 (950 Btu/SCF)e está a uma baixa pressão, por exemplo, de cerca de 2 a 4 bar (30 a 60psig). Assim, está a uma pressão menor que a requerida para exportação dainstalação 1, por exemplo, por meio de um gasoduto transportador comumconvencional. Seu ponto de orvalho e o teor de água normalmente atendemàs especificações de um produto que seria exportável pela instalação 1.Também normalmente tem um teor de enxofre muito baixo, o enxofre tendosido anteriormente removido durante o processamento na seção 6. Assim,foi reconhecido por esta invenção que o enriquecimento do gás combustível de instalação 8 em um produto comercializável é tecnicamente possível demaneira econômica.

A figura 2 mostra a instalação 1 modificada de acordo com estainvenção, pelo fato de que (A) o singás 10 é suprido ao forno 2 como umpassível de combustão primário (significativo) para suplementar ou, de outraforma, substituir todos ou parte dos combustíveis de queima de forno 4 e/ou9, e (B) pelo menos parte do gás combustível de instalação 8 é removida pormeio da linha 11 para um sistema de processamento de exportação de gáscombustível 12, para produzir um produto de gás combustível acabado 13adequado para venda ou outra exportação pela instalação 1, como um pro-duto individual adicional dessa instalação.

O singás 10 é qualquer produto do processo de gaseificaçãoacima descrito e pode conter de cerca de 50 a cerca de 65% em mol de mo-nóxido de carbono, de cerca de 25 a cerca de 35% em mol de hidrogênio, decerca de 1 a cerca de 15% em mol de dióxido de carbono, de cerca de 1 acerca de 5% em mol de nitrogênio e menos de cerca de 2% em mol de me-tano, todos os % em mol baseados nos mois totais do singás 10. O singás10, de acordo com esta invenção, pode ser ajustado para que sua composi-ção melhor atenda às exigências de combustão dos queimadores no forno 2.Por exemplo, um gás de diluição, como vapor, gás queimado, nitrogênio ououtro gás inerte, pode ser adicionado para alterar as características de com-bustão, por exemplo, a temperatura da chama, tanto do singás 10, quanto dacombinação combustível final que é formada com a misturação de combustí-vel 4 e singás 10. É essa combinação combustível final que é realmentequeimada no forno 2.

Na figura 2, toda ou qualquer parte da corrente de gás combus-tível de instalação 8 pode ser enviada para a unidade de exportação 12 pormeio da linha 11, o restante, se houver, sendo reciclado por meio da linha 9de volta para o forno 2, para misturação com o combustível 4 e combustãono forno 2. O gás combustível na linha 9 pode, caso desejado, ser diluídocom vapor, gás queimado, nitrogênio ou outro gás inerte, para reduzir o valorde quilocalorias (Btu) do gás 9 e abrir sua faixa de operação com relação à quantidade dessa corrente que pode ser queimada no forno 2.

A unidade de processamento 12 recebe a corrente de gás com-bustível de instalação bruto 11 e a modifica em um produto de corrente degás combustível acabado individual 13, que é adequado para exportaçãopara comercialização e outros usos fora da instalação 1. Isso contrasta coma combustão completa da corrente de reciclagem de gás combustível de ins-talação bruto 9.

Na unidade 12, a corrente 11 é processada para fazer com queatenda a quaisquer especificações que sejam requeridas para a disposiçãode exportação desejada. Por exemplo, se a corrente 11 tiver de ser exporta- da por meio de um gasoduto transportador comum, é processada na unida-de 12 até atender às especificações apresentadas pelo operador particular,isto é, para receber o produto 13, por exemplo, um operador de gasoduto.Para esse exemplo de gasoduto, a corrente 11 será pressurizada, na unida-de 12, à faixa requerida para o operador de gasoduto, por exemplo, pelo menos cerca de 27 bar (400 psig) e freqüentemente de cerca de 27 a 69 bar(400 a 1.000 psig). Além disso, o teor de quilocalorias (Btu) da corrente 11pode ser, mas não necessariamente em todos os casos, alterado pela remo-ção de parte de seu teor de hidrogênio e/ou adição de pelo menos um com-ponente intensificador de quilocalorias (Btu), como etano, para completar o baixo teor de quilocalorias (Btu) do hidrogênio que permanece na corrente13. Geralmente, a especificamente de valor de quilocalorias (Btu) para a cor-rente de produto 13 para fins de tubulações será de cerca de 8.469 a cercade 10.351 kcal/m3 (900 a 1.100 Btu/SCF). Normalmente, a corrente 11 nãorequer nenhum processamento de dessulfuração para atender às exigênciasde exportação, gasoduto ou outras.

O processamento da corrente 11 para produzir uma corrente deproduto de instalação individual 13 adequada para exportação pela instalação1 para um gasoduto é uma forma comum de processamento para a unidade12, mas não a única forma. De acordo com esta invenção, a unidade 12 podeser empregada para processar a corrente 11 para atender a qualquer exigên-cia de exportação da corrente 13. O tipo particular de processamento realiza-do na unidade 12 dependerá, conseqüentemente, da forma desejada de ex-portação, isto é, se para um gasoduto, armazenamento fixo, transporte ferro-viário, transporte marítimo e similares. Uma vez sabida a forma de exportaçãodesejada, está dentro dos conhecimentos da técnica determinar o esquemade processamento preciso a ser empregado na unidade 12, e mais detalhescom relação a isso não são necessários para informar a técnica.

Assim, o produto de instalação final individual 13 terá uma com-posição que varia amplamente, dependendo da forma de exportação dese-jada para essa corrente. Geralmente, a composição conterá pelo menos80% em mol de metano e menos de cerca de 2% em mol de etano e/ou eti-leno, com o restante sendo essencialmente hidrogênio, todos os % em molbaseados nos mois totais do produto individual 13.

Assim, de acordo com esta invenção e seu uso de singás comoum combustível de forno, produz-se uma gás combustível adicional 11 sufi-ciente para permitir o processamento do gás combustível por meio da unida-de 12, para criar um produto de instalação 13 individual adicional e separa-damente comercializável. Dessa maneira, a instalação de craqueamentoconvencional 1 da figura 1 é expandida em sua gama de produtos comercia-lizáveis pela adição do produto 13.EXEMPLO

Realiza-se um processo de craqueamento conforme mostradona figura 2, em que a alimentação 3 é composta por nafta, e a taxa de quei-ma total para o forno 2 é de 15.750 milhões de kcal/hora (250 milhões deBut/hora).

Uma combinação de combustível de gás natural externamentesuprido 4, gás combustível de instalação reciclado 9 e singás 10 é usadapara queimar os queimadores (não mostrados) no forno 2 a cerca de 7889C(1.4509F). Os combustíveis 4, 9 e 10 são combinados em uma única misturacombustível antes de serem queimados nos queimadores do forno 2. Essacombinação de combustíveis de queima é composta por uma mistura decerca de 6% em mol de gás natural 4, cerca de 6% em mol de gás combus-tível de instalação reciclado 9 e cerca de 88% em mol de singás 10, todos os% em mol baseados nos mois totais da mistura de combustíveis 4, 9 e 10.Os 88% em mol de combustível singás 10, quando adicionado aos combus-tíveis 4 e 9, são suficientes para reduzir em cerca de 50 por cento os % emmol de combustível de gás natural 4 requeridos para queimar no forno 2 acerca de 788SC (1.4509F), na configuração de instalação da figura 1, em quenão se emprega nenhum singás como passível de combustão. Essa quanti-dade de combustível singás 10 adicionado, além disso, garante a exporta-ção, como corrente de produto 13, de 80% em mol do gás combustível 8total formado na instalação 1, os 20% em mol restantes sendo recicladospara o forno 2 por meio da linha 9.

O combustível de gás natural 4 tem uma composição de cercade 95% em mol de metano e cerca de 2,5% em mol de etano, como restantesendo uma mistura de propano, dióxido de carbono e nitrogênio, todos os %em mol baseados nos mois totais de combustível 4.

O combustível de singás 10 tem uma composição de cerca de60% em mol de monóxido de carbono, cerca de 30% em mol de hidrogênio,cerca de 7% em mol de dióxido de carbono, cerca de 2% em mol de nitrogê-nio e cerca de 1% em mol de metano, todos os % em mol baseados nosmois totais de corrente de singás 10.

O forno 2 é operado para proporcionar uma temperatura na saí-da da serpentina radiante 14 de cerca de 788QC (1.450QF), causando, dessaforma, o craqueamento térmico da alimentação de nafta na seção radiante Rdo forno. O gás craqueado 5 é removido do forno a cerca de 7889C(1.450-F), e resfriado bruscamente para separar correntes líquidas de óleocombustível e gasolina de pirólise. O restante do gás craqueado não resfria-do e ainda gasoso é enviado para a unidade de processo 6.

Na unidade 6, as correntes de etileno e propileno individuais sãoremovidas do gás craqueado e exportadas da instalação 1 para terceiroscomprados. Uma corrente de composto C5 e mais pesado e uma correnteseparada contendo compostos C4 também são ambas separadas do gáscraqueado e exportadas da instalação 1.

Várias correntes de metano e hidrogênio, isoladamente e emmistura, são separadas do gás craqueado 5 e enviadas para o tambor degás combustível da unidade 6 para misturação, para formar gás combustívelde instalação 8.

O gás combustível de instalação 8 e as correntes de gás com-bustível 9 e 11 têm, cada uma, uma composição de cerca de 90% em mol demetano, cerca de 0,5% em mol de etano, cerca de 0,5% em mol de etileno ecerca de 9% em mol de hidrogênio, todos os % em mol baseados nos moistotais desse gás combustível. As correntes de gás combustível 8, 9 e 11têm, cada uma, um valor de aquecimento de cerca de 8.987 kcal/m3 (955Btu/SCF) e estão, cada uma, a uma pressão de cerca de 3,5 bar (50 psig).

O gás combustível 8 é removido do tambor de combustível daunidade 6, e cerca de 20% em mol do total são reciclados por meio da linha9 para o forno, para uso como passível de combustão de forno, ao passoque os 80% em mol restantes são enviados, por meio da linha 11, para aunidade 12.

Na unidade 12, o gás combustível de instalação 11 é comprimi-do a uma pressão de especificação de gasoduto de cerca de 34,5 bar(500 psig). Como o valor de aquecimento para o gás combustível 11 já aten-de às exigências de gasoduto de 8.940 kcal/m3 (950 Btu/SCF), nenhum me-tano adicional ou outros intensificadores de quilocalorias são necessáriospara elevar o valor de aquecimento da corrente 11 para atender às especifi-cações de gasoduto.

A corrente de produto de gás combustível 13 é composta porcerca de 90% em mol de metano, cerca de 0,5% em mol de etano, cerca de0,5% em mol de etileno e cerca de 9% em mol de hidrogênio, todos os % emmol baseados nos mois totais da corrente 13, e é exportada como um produ-to individual adicional da planta 1 para um terceiro comprador que opere umgasoduto transportador comum.

Claims (14)

1. Processo para o craqueamento térmico de pelo menos ummaterial hidrocarbonáceo, em que se emprega um forno de queima de com-bustível passível de combustão, e em que se forma gás combustível de ins-talação, o dito processo produzindo pelo menos um produto individual paraexportação pelo dito processo, o aperfeiçoamento compreendendo o empre-go de singás como pelo menos parte do dito combustível passível de com-bustão.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menosparte do dito gás combustível de instalação é recuperada do dito processo eé adicionalmente processada para produzir um produto de gás combustívelindividual para exportação pelo dito processo, além do dito pelo menos umproduto individual.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito forno queima, pelo menos em parte, pelo menos um dentre gás natural e gáscombustível de instalação, e o dito singás é empregado como um passívelde combustão no forno em lugar de pelo menos parte do pelo menos dentreos ditos gás natural e gás combustível de instalação.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito sin-gás contém, em grande quantidade, uma mistura de hidrogênio e monóxidode carbono.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o dito sin-gás contém de cerca de 50 a cerca de 65% em mol de monóxido de carbo-no, de cerca de 25 a cerca de 35% em mol de hidrogênio, de cerca de 1 a cerca de 15% em mol de dióxido de carbono, de cerca de 1 a cerca de 5%em mol de nitrogênio e menos de cerca de 2% em mol de metano, todos os% em mol baseados nos mois totais do dito singás.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito gáscombustível de instalação formado no dito processo contém metano em maior quantidade e hidrogênio em menor quantidade.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que o dito me-tano está presente em uma quantidade de cerca de 70 a cerca de 95% emmol, o dito hidrogênio está presente em uma quantidade de cerca de 3 acerca de 28% em mol, com o restante sendo essencialmente uma mistura deetano e etileno.

8. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que o dito pro-duto de gás combustível individual para exportação pelo dito processo con-tém pelo menos cerca de 80% em mol de metano e pelo menos cerca de 3%em mol de hidrogênio, com o restante sendo essencialmente uma mistura deetano e etileno.

9. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que o dito gáscombustível de instalação é processado para atender a especificações degasoduto para transporte no dito gasoduto.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que o dito pro-duto de gás combustível individual tem um teor de quilocalorias de pelo me-nos cerca de 8.940 kcal/m3 (950 Btu/SCF) e está a uma pressão de pelomenos cerca de 27 bar (400 psig).

11. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que o dito pro-cessamento adicional para produzir o dito produto de gás combustível indivi-dual para exportação pelo dito processo inclui pelo menos um dentre remo-ção de hidrogênio e adição de pelo menos um componente intensificador dequilocalorias (BTU).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que o ditocomponente intensificador de quilocalorias (BTU) é metano.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que o ditoprocessamento adicional para produzir o dito produto de gás combustívelindividual para exportação pelo dito processo exclui a dessulfuração do ditogás combustível.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito sin-gás é diluído com pelo menos um gás para alterar a temperatura de chamado dito passível de combustão.