BRPI0619990A2

BRPI0619990A2 - craqueamento propriamente sustentado dos hidrocarbonetos

Info

Publication number: BRPI0619990A2
Application number: BRPI0619990-9A
Authority: BR
Inventors: Yuriy A Zaikin; Raissa F Zakin
Original assignee: Petrobeam Inc
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2011-10-25
Also published as: EA016698B1; CN101336283A; WO2007070698A3; EP1973994A4; US8192591B2; EA200801452A1; MX2008007791A; WO2007070698A2; CN101336283B; CA2633885C; CA2633885A1; EP1973994A2; US8911617B2; BRPI0619990B1; US20100051444A1; US20120305384A1; AR058345A1

Abstract

CRAQUEAMENTO PROPRIAMENTE SUSTENTADO DOS HIDROCARBONETOS. A presente revelação provê um método simples e eficiente para craqueamento propriamente sustentado com radiação dos hidrocarbonetos. O método revelado provê o processamento destrutivo profundo das cadeias de hidrocarboneto utilizando decomposição da cadeia de hidrocarboneto usando craqueamento propriamente sustentado com radiação de cadeias de hidrocarboneto sob uma ampla variedade de condições de irradiação e faixas de temperatura (de cerca da ambiente para 400<198>C) . Várias concretizações de tal método são reveladas aqui, incluindo: (i) um caso especial de craqueamento com radiação térmica referido como craqueamento com radiação em alta temperatura (HTRC); (ii) craqueamento com radiação em temperatura baixa (LTRC) ; e (iii) craqueamento com radiação em resfriamento (CRC) . Tais métodos não foram até agora apreciados nas técnica. Em uma concretização, a carga de alimentação de petróleo é submetida à irradiação para iniciar e/ou pelo menos propagar parcialmente uma reação de cadeia entre os componentes da carga de alimentação de petróleo. Em uma concretização, o tratamento resulta na decomposição das cadeias de hidrocarboneto, contudo, outras reações químicas conforme descrito aqui também podem ocorrer.

Description

CRAQUEAMENTO PROPRIAMENTE SUSTENTADO DOS HIDROCARBONETOS

O presente pedido reivindica prioridade e o beneficio do Pedido de Patente US provisório número 60/751.352, depositado em 16 de dezembro de 2005.

CAMPO DA REVELAÇÃO

A presente revelação se refere, de modo geral, ao campo de processamento de petróleo. Mais especificamente, a presente revelação se refere ao novo método para craqueamento propriamente sustentado das cargas de alimentação de petróleo para produção de produtos primários de petróleo.

HISTÓRICO

A indústria de refino de petróleo há muito necessita aumentar a eficiência de fabricação dos produtos primários de petróleo a partir da carga de alimentação de petróleo. Além disso, a demanda por produtos primários de petróleo específicos também vem aumentando. Adicionalmente, a qualidade dos produtos primários de petróleo obtidos também está sujeita às crescentes demandas de estabilidade e pureza. Por exemplo, embora muitos processos da técnica anterior tenham sido descritos, os quais fornecem produtos primários de petróleo com comprimentos de cadeia de hidrocarboneto mais curtos, a partir das cargas de alimentação de petróleo contendo precursores de comprimento de cadeia de hidrocarboneto maior, os produtos primários de petróleo resultantes são freqüentemente instáveis devido às espécies químicas produzidas durante o processo de conversão (tais como, porém não limitado ao teor olefínico alto) ou possuem características indesejáveis da perspectiva de desempenho (tais como, porém não limitado às taxas baixas de octano) ou uma perspectiva ambiental (tal como, porém não limitado ao teor alto de enxofre).

Além disso, a indústria petrolífera enfrenta a necessidade de empregar múltiplas fontes de carga de alimentação de petróleo que possuem teor químico significativamente variado. A fim de confrontar com a alteração de composição da carga de alimentação de petróleo, devem ser desenvolvidos métodos que sejam flexíveis o bastante para serem empregados com uma variedade de cargas de alimentação de petróleo, sem alterações substanciais no método. Tal flexibilidade expandiria os recursos naturais (isto é, cargas de alimentação de petróleo) disponíveis para a produção dos produtos primários de petróleo e, adicionalmente, melhoraria a eficiência de produção dos produtos primários de petróleo.

Além de ser flexível o bastante para acomodar várias cargas de alimentação de petróleo como um material de partida, a eficiência de produção seria melhorada por um método flexível o bastante para produzir um produto primário de petróleo com um conjunto desejado de propriedades, tais como, porém não limitado ao comprimento da cadeia de hidrocarboneto desejado, a partir de uma dada carga de alimentação de petróleo. Por exemplo, as condições econômicas ou fornecimento e demanda no mercado podem ditar que um lubrificante com um comprimento de cadeia de hidrocarboneto maior que o da gasolina seja um produto primário de petróleo preferido por um período de tempo. Portanto, um método flexível o suficiente para produção uma variedade de produtos primários de petróleo, a partir da carga de alimentação de petróleo seria vantajoso para satisfazer a demanda de troca de mercado e adicionalmente, maximizaria o valor dos produtos primários de petróleo.

Óleo bruto pode ser empregado efetivamente como um exemplo. 0 óleo bruto é uma mistura complexa que é constituída entre 50% e 95% de hidrocarboneto em peso (dependendo da fonte de óleo bruto) . De modo geral, a primeira etapa no refino de óleo bruto envolve a separação do óleo bruto em frações de hidrocarboneto diferentes, tal como por destilação. Um conjunto típico de frações de hidrocarboneto é fornecido na Tabela 1. Uma análise da Tabela 1 mostra que a gasolina possui um comprimento da cadeia de hidrocarboneto de 5-12 átomos de carbono e o gás natural possui um comprimento da cadeia de hidrocarboneto de 1-4 carbonos embora lubrificantes tenham um comprimento da cadeia de hidrocarboneto de 20 carbonos e mais e óleos combustíveis tenham um comprimento da cadeia de hidrocarboneto de 14 e superior. A fim de maximizar o valor de um barril simples de óleo bruto, seria vantajoso desenvolver um processo para converter a carga de alimentação de petróleo com comprimentos de cadeia de hidrocarboneto mais longos em um produto primário de petróleo desejado, com comprimentos de cadeia de hidrocarboneto mais curtos, pelo que, maximizando o uso e valor em potencial de cada barril de óleo bruto. Embora os produtos primários com comprimentos de cadeia de hidrocarboneto de 15 ou menos sejam de modo geral desejáveis e mais valiosos, as condições no mercado podem tornar a produção de outros produtos primários mais desejáveis.

Além disso, determinados tipos de cargas de alimentação de petróleo não são apropriados para uso como materiais de partida nas operações de refino de petróleo. Por exemplo, o betume é uma mistura complexa de moléculas de hidrocarboneto que, de modo geral possui uma viscosidade muito grande para uso nas técnicas de refino de petróleo padrão. 0 betume inclui o que é geralmente referido como alcatrão e componentes asfálticos. Contudo, se o betume e outras cargas de alimentação de petróleo semelhantes forem tratados para reduzir os componentes de massa molecular mais alta, eles se tornarão úteis nas operações de refino de petróleo e poderão render vários produtos primários de petróleo. Tal processo é referido como "aperfeiçoamento do petróleo". Portanto, seria vantajoso desenvolver um processo para conversão de tais cargas de alimentação de hidrocarboneto complexas em cargas de alimentação de petróleo e/ou produtos primários de petróleo capazes de refino adiante.

Uma consideração importante para qualquer método de processamento carga de alimentação de petróleo para fornecimento dos produtos primários de petróleo é o aspecto econômico. Existem tecnologias atuais que permitem o processamento das cargas de alimentação de petróleo com comprimentos de cadeia de hidrocarboneto alto nos primários de petróleo com comprimentos de cadeia de hidrocarboneto mais curtos. Contudo, muitos desses métodos requerem que quantidades substanciais de energia entrem no sistema para fabricação dos mesmos como uma alternativa menos desejável. Além disso, muitos desses processos da técnica anterior são processos de múltiplos estágios requerendo múltiplas etapas e ou múltiplas plantas ou instalações para o processamento inicial e subsequente. Por exemplo, um dado processo pode requerer três etapas para produção gasolina a partir de uma dada carga de alimentação de petróleo e então requerem processos adicionais para remover os contaminantes da gasolina produzida ou para melhorar as característica de desempenho da gasolina. Um método de uma etapa para fornecimento de produtos primários de petróleo desejados a partir de uma dada carga de alimentação de petróleo seriam de valor substancial para a indústria petrolífera.

A fim de obter os objetivos declarados acima, a técnica anterior utilizou uma variedade de reações de craqueamento de hidrocarboneto para reduzir o comprimento da cadeia de hidrocarboneto de várias cargas de alimentação de petróleo. O problema principal a ser resolvido para o processamento eficaz de qualquer tipo de carga de alimentação de petróleo através da reação de craqueamento é o problema de controlar a reação de craqueamento em condições que fornecem combinação de taxa de processamento alta e eficiência de conversão alta com uma simplicidade máxima, gastos de capital reduzidos para construção da planta, manutenção e operação além de eficiência econômica com gasto mínimo de energia.

Conforme discutido acima, apenas os métodos que permitem propagação eficiente das reações de craqueamento da cadeia de hidrocarboneto podem prover as etapas de processamento alto necessárias para uso industrial e comercial.

Adicionalmente, em uma concretização alternativa, tais métodos utilizariam pressões e temperaturas baixas durante todas as fases da reação de craqueamento, a fim de minimizar os custos operacionais e aumentar a segurança. A realização de tais métodos requer que os problemas de iniciação do craqueamento e estimulação de propagação de craqueamento da cadeia em temperaturas mais baixas sejam resolvidos.

A presente revelação provê tal solução por provisão de um método simples e eficiente para o craqueamento com radiação propriamente sustentado dos hidrocarbonetos. 0 método revelado provê um processamento de destruição profundo das cadeias do hidrocarboneto usando decomposição da cadeia de hidrocarboneto sob uma variedade ampla de condições de irradiação e faixas de temperatura (a partir da temperatura ambiente para 450°C). Várias concretizações de tal método são reveladas aqui, incluindo; (i) um caso especial de craqueamento com radiação térmica referido como craqueamento com radiação em alta temperatura (HTRC); (ii) craqueamento com radiação em temperatura baixa (LTRC); e (iii) craqueamento com radiação em resfriamento (CRC). Os resultados tecnológicos dessa revelação incluem, porém não são limitados a: (i) a expansão das fontes de cargas de alimentação de petróleo para o fornecimento de produtos primários de petróleo; (ii) aumento do grau de conversão da carga de alimentação de petróleo em produtos primários de petróleo utilizáveis; (iii) maximização dos rendimentos de uma variedade de produtos primários de petróleo, a partir das cargas de alimentação de petróleo; (iv) aperfeiçoamento da qualidade de várias cargas de alimentação de petróleo; (v) e melhora da qualidade dos produtos primários de petróleo por minimização dos contaminantes indesejáveis (tais como, porém não limitado ao enxofre) que podem estar presentes nos produtos primários de petróleo como o resultado de reações químicas indesejáveis; (vi) aumento da estabilidade dos produtos primários de petróleo produzidos por minimização ou prevenção das reações químicas indesejáveis; (vii) provisão de um método flexível o suficiente para produção de uma variedade de produtos primários de petróleo a partir de uma dada carga de alimentação de petróleo. Os métodos da presente revelação fornecem esses e outros benéficos, enquanto reduzem a energia necessária, simplificam a planta física necessária de modo a implementar os métodos e reduzir o número de etapas envolvidas no processo, quando comparado aos métodos da técnica anterior.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A figura 1 mostra as temperaturas características necessárias para LTRC, CRC e os vários processos de craqueamento de hidrocarboneto da técnica anterior; LTRC = craqueamento com radiação em temperatura baixa; CRC = craqueamento com radiação em resfriamento; RTC = craqueamento com radiação térmica; TCC = craqueamento termocatalítico; e TC = craqueamento térmico.

A figura 2 mostra a dependência de concentração do veículo da cadeia nas características do feixe de elétrons, em uma taxa de dose ponderada com o tempo equivalente para 3 modos de irradiação por pulso possuindo largura de pulso diferente e/ou freqüência (3 μs, 300 s-1 - curva superior; 5 με, 200 s"1 - curva média; 3 μs, 60 s-1 - curva inferior) e para irradiação contínua (linha pontilhada).

A figura 3 mostra um esquema exemplar de uma concretização dos processos LTRC e CRC.

As figuras 4A e 4B mostram os produtos, por alterações no teor fracional de uma carga de alimentação de petróleo de viscosidade alta após passar por processamento com RTC após borbulhamento preliminar com ar ionizado por 7 minutos antes do processamento com RTC. 0 processamento com RTC foi realizado empregando irradiação por pulso (largura do pulso de 5 μΞ e freqüência do pulso de 200 s"1) sob condições de fluxo com os parâmetros que se seguem: dose de elétron 5 total absorvida de 3,5 kJ/kg ; taxa de dose de elétron ponderada com o tempo 6 de kJ/kg/s; temperatura de processamento de 380°C. A figura 4A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara). A figura 4B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

As figuras 5A e 5B mostram os produtos, por alterações no teor fracional, de uma carga de alimentação de petróleo de viscosidade alta após passar por processamento com LTRC empregando irradiação por pulso (largura do pulso de 5 μs e freqüência do pulso de 200 s"1) sob condições estáticas com os parâmetros que se seguem: dose de elétron total absorvida de 1,8 Mj/kg ; taxa de dose de elétron ponderada com o tempo 10 de kJ/kg/s; temperatura de processamento de 250°C. A figura 4A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional, conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara). A figura 4B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras). As figuras 6A e 6B mostram os produtos, por alterações no teor fracional, de uma carga de alimentação de petróleo de viscosidade alta após passar por processamento com CRC empregando irradiação por pulso (largura do pulso de 3 μβ e freqüência do pulso de 60 s"1) sob condições não estáticas com os parâmetros que se seguem: dose de elétron total absorvida de 3 00 kJ/kg ; taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 2,7 kJ/kg/s; temperatura de processamento 170°C. A figura 6A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara). A figura 6B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

As figuras 7A e 7B mostram os produtos, por alterações no teor fracional, de uma carga de alimentação de petróleo de viscosidade alta após passar por processamento com LTRC empregando irradiação por pulso (largura do pulso de 5 μΞ e freqüência do pulso de 200 s'1) sob condições não estáticas com os parâmetros que se seguem: dose de elétron total absorvida de 26 kJ/kg ; taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 10 kJ/kg/s; temperatura de processamento de 220°C. A figura 7A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional, conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara). A figura 7B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

A figura 8 mostra uma comparação da dependência da taxa de craqueamento da cadeia de hidrocarboneto inicial, W, na taxa de dose, P, de irradiação do elétron a 4000C (para RTC) e 2200C (para LTRC).

As figuras 9A e 9B mostram os produtos, por alterações no teor fracional, de uma carga de alimentação de petróleo de viscosidade alta após passar por processamento com CRC empregando irradiação por pulso (largura do pulso de 5 μs e freqüência do pulso de 200 s"1) sob condições estáticas com os parâmetros que se seguem: dose de elétron total absorvida 32 0 kJ/kg ; taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 36-4 0 kJ/kg/s; temperatura de processamento de 50°C.

A figura 9A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional, conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara). A figura 9B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

A figura 10 mostra os produtos, por alterações no teor fracional, de uma carga de alimentação de petróleo de viscosidade alta, após passar por processamento com CRC empregando irradiação por pulso (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) sob condições estáticas com os parâmetros que se seguem: dose de elétron total absorvida de 450 kJ/kg ; taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 14 kJ/kg/s; temperatura de processamento de 30°C. Conteúdo fracional do produto líquido da processamento da carga de alimentação nas ditas condições sem adição de metal (denominado Produto de CRC) e aquele com 1,5% (em peso) de metanol adicionado (denominado Produto de CRC*) em relação à carga de alimentação antes da irradiação com elétron são comparados.

A figura 11 mostra os produtos, por alterações no teor fracional, de uma carga de alimentação de betume após passar por processamento com CRC empregando irradiação por pulso (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s-1) com os parâmetros que se seguem: taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 20-38 kJ/kg/s; temperatura de processamento de temperatura ambiente; a dose absorvida total varia com o tempo de exposição. A figura 11 revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

As figuras 12A e 12B mostram os produtos, por alterações no teor fracional, de duas cargas de alimentação de petróleo de viscosidade alta (Amostra 1, figura IlA e Amostra 2, figura 11B) após passarem por processamento com CRC com taxas de doses variadas. Amostra 1 foi processada empregando CRC com modo de irradiação contínuo sob condições estáticas com os parâmetros que se seguem: dose de elétron total absorvida de 100 kJ/kg ; taxa de dose de elétron 80 de kJ/kg/s; temperatura de processamento 50°C. A amostra 2 foi processada empregando CRC com modo de irradiação contínuo, sob condições estáticas com os parâmetros que se seguem: dose de elétron total absorvida de 5 0 kJ/kg ; taxa de dose de elétron de 12 0 kJ/kg/s; temperatura de processamento de 50°C. As figuras 12A e 12B mostram os resultados como alterações no conteúdo fracional conforme determinado por alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

A figura 13 mostra o grau de sua conversão após processamento com CRC da Amostra 1 conforme descrito na figura 12A.

A figura 14 mostra os produtos, por alterações no teor fracional, do óleo combustível após passar por processamento com CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo de 16,7 g/s em uma camada de 2 mm de espessura e borbulhamento contínuo com ar ionizado) empregando modo de irradiação por pulso (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) com os parâmetros que se seguem: taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 6 kJ/kg/s; temperatura de pré-aquecimento da carga de alimentação de 150°C; a dose de elétron total absorvida de 1,6 kJ/kg . A figura 14 revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

A figura 15 mostra os produtos, por alterações no teor fracional, do óleo combustível após passar por processamento com CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo linear ponderada de 20 cm/s em uma camada de 2 mm de espessura) empregando modo de irradiação por pulso (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) com os parâmetros que se seguem: taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 6 de kJ/kg/s; temperatura de pré-aquecimento da carga de alimentação de 100°C; a dose de elétron total absorvida varia na faixa de 10-60 kJ/kg . A figura 15 revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento com diferentes doses de irradiação (barras mais claras). a figura 16 mostra os produtos, por alterações no teor fracional, do óleo combustível após passar por processamento com CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo linear ponderada de 20 cm/s em uma camada de 2 mm de espessura) empregando modo de irradiação por pulso (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) com os parâmetros que se seguem: taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 6 kJ/kg/s; temperatura de pré-aquecimento da carga de alimentação de 100°C; a dose de elétron total absorvida de 10 kJ/kg . A figura 16 revela os resultados como alterações no conteúdo fracional conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura), após tratamento com a dose de 10 kJ/kg e após 3 0 dias de exposição (linhas mais claras). A figura 17 mostra os produtos, por alterações no teor fracional, do óleo combustível após passar por processamento com CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo linear ponderada de cm/s em uma camada de 2 mm de espessura) empregando modo de irradiação por pulso (largura do pulso de 5 μΞ e freqüência do pulso de 200 s-1) com os parâmetros que se seguem: taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 6 kJ/kg/s; temperatura de pré-aquecimento da carga de alimentação de 100°C; as doses absorvidas fracionadas de 10, 20 e 30 kJ/kg . A figura 17 revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento com doses de irradiação fracionadas diferentes (barras mais claras).

A figura 18 mostra os produtos, por alterações no teor fracional, de óleo bruto com alto teor de parafina após passar por processamento com CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo de 30 kg/hora em uma camada de 2 mm de espessura) empregando modo de irradiação por pulso (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) com os parâmetros que se seguem: taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 5,2 kJ/kg/s; temperatura de pré-aquecimento da carga de alimentação de 35°C; as doses absorvidas ponderadas com o tempo de 8,2, 12,5 e 24 kJ/kg . A figura 18 revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento com diferentes doses de irradiação (barras mais claras).

A figura 19 mostra os produtos, por alterações no teor fracional, de óleo combustível com alto teor de parafina após passar por processamento com CRC em condições estáticas e de fluxo (com a taxa de fluxo de 30 kg/hora em uma camada de 2 mm de espessura) empregando modo de irradiação por pulso (largura do pulso de 5 μΞ e freqüência do pulso de 200 s"1) com os parâmetros que se seguem: taxa de dose de elétron ponderada com o tempo de 20 kJ/kg/s em condições estáticas e 5,2 kJ/kg/s nas condições de fluxo; temperatura de pré- aquecimento da carga de alimentação de 60°C; a dose absorvida ponderada com o tempo de 300 kJ/kg em condições estáticas e 24 kJ/kg nas condições de fluxo. A figura 19 revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento em condições estáticas e de fluxo (barras mais claras).

As figuras 2OA e 2OB mostram os produtos, por alterações no teor fracional, de uma carga de alimentação de petróleo de viscosidade alta após passar por processamento com CRC empregando modo de irradiação contínua (sob condições não estáticas) com os parâmetros que se seguem: dose de elétron total absorvida de 3,2 kJ/kg ; taxa de dose de elétron de 80 kJ/kg/s; temperatura de processamento de 500°C. A figura 20A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional, conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara). A figura 20B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

DESCRIÇÃO DETALHADA

Definições

Conforme empregado aqui os termos que se seguem possuem os significados estabelecidos abaixo.

"Carga de alimentação de petróleo" se refere a qualquer material de partida de petróleo com base em hidrocarboneto, incluindo, porém não limitado ao óleo bruto de qualquer densidade e viscosidade, óleo bruto pesado de alto teor viscoso, óleo bruto de alto teor de parafina, óleo combustível, alcatrão, resíduos pesados de processamento de óleo, resíduos da extração de óleo, betume, produtos de óleo de qualquer densidade e viscosidade, e produtos de óleo residual.

"Carga de alimentação de petróleo tratada" se refere à carga de alimentação de petróleo tratada por HTRC, LTRC ou CRC, onde a carga de alimentação de petróleo assim tratada possui um comprimento da cadeia de hidrocarboneto ponderado, alterado, das cadeias de hidrocarboneto, uma composição química fracional alterada e/ou uma composição química alterada quando comparado à carga de alimentação de petróleo não tratada, a dita alteração ocorrendo através de uma ou mais reações incluindo, porém não limitado à. decomposição da cadeia de hidrocarboneto, polimerização, policondensação, isomerização, oxidação, redução e quimiossorção; a carga de alimentação de petróleo tratada pode ser usada diretamente como um produto primário de petróleo, como um material de partida para gerar produtos primários de petróleo, como uma carga de alimentação de petróleo ou como uma carga de alimentação de petróleo aperfeiçoada.

"Produto primário de petróleo" se refere a um produto para uso derivado, direta ou indiretamente, de uma carga de alimentação de petróleo tratada, a partir da carga de alimentação de petróleo tratada por HTRC, LTRC ou CRC ou de uma carga de alimentação de petróleo aperfeiçoada.

"Molécula de hidrocarboneto" se refere a quaisquer espécies químicas em uma carga de alimentação de petróleo contendo carbono e hidrogênio e capaz de ser alterada por tratamento com HTRC, LTRC ou CRC; espécies químicas exemplares incluem molécula linear composta de hidrogênio e carbono, estruturas de anel compostas de hidrogênio e carbono e combinações do precedente, bem como espécies químicas mais complexas compostas de hidrogênio e carbono. "Craqueamento com radiação em alta temperatura" ou "HTRC" se refere a um processo para o tratamento da carga de alimentação de petróleo, onde o dito tratamento é realizado por irradiação de carga de alimentação em temperatura maiores ou iguais a cerca de 350°C porém inferior a ou igual a cerca de 450°C e uma taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo de cerca de 5 kJ/kg/s ou superior resultando em uma dose absorvida total de cerca de 0,1 a cerca de 3,0 kJ/kg, onde a dose total absorvida é inferior a dose limitante de irradiação, conforme definida pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada e/ou produtos primários de petróleo derivados da carga de alimentação de petróleo em razão dos parâmetros de processamento de HTRC específicos e carga de alimentação de petróleo, a dita irradiação gerando uma reação de cadeia propriamente sustentada entre veículos da cadeia e moléculas excitadas. HTRC deve ser entendido como não incluindo reações de decomposição da molécula de hidrocarboneto que não são sustentadas propriamente, tais como, porém não limitado à radiolise e processamento mecânico. Contudo, HTRC pode ser acompanhado por outras reações não destrutivas, não sustentadas propriamente, tais como, porém não limitado à polimerização, isomerização, oxidação, redução e quimiossorção, reguladas pela escolha especial das condições de processamento. HTRC pode ser usado para a carga de alimentação de petróleo tratada, o produto primário de petróleo ou uma carga de alimentação de petróleo aperfeiçoada.

"Craqueamento com radiação de baixa temperatura" ou "LTRC" se refere a um processo para o tratamento da carga de alimentação de petróleo, onde o dito tratamento é realizado por irradiação de carga de alimentação em temperatura superiores a cerca de 200°C e inferiores a cerca de 350°C e uma taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo de cerca de 10 kJ/kg/s ou superior resultando em uma dose absorvida total de cerca de 1,0 a cerca de 5,0 kJ/kg , onde a dose total absorvida é inferior à dose limitante de irradiação conforme definida pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada e/ou produtos primários de petróleo tratados, produzidos em razão dos parâmetros de processamento com LTRC específicos e carga de alimentação de petróleo, a dita irradiação gerando uma reação de cadeia propriamente sustentada entre veículos da cadeia e moléculas excitadas. LTRC deve ser entendido como não incluindo reações de decomposição da molécula de hidrocarboneto que não são propriamente sustentadas, tais como, porém não limitado à radiolise e processamento mecânico. Contudo, LTRC pode ser acompanhado por outras reações propriamente não sustentadas, não destrutivas, tais como, porém não limitado à polimerização, isomerização, oxidação, redução e quimiossorção, reguladas pela escolha especial das condições de processamento. LTRC pode ser usado para gerar a carga de alimentação de petróleo tratada, um produto primário de petróleo ou uma carga de alimentação de petróleo aperfeiçoada.

"Craqueamento com radiação em resfriamento" ou "CRC" se refere a um processo para o tratamento da carga de alimentação de petróleo, onde o dito tratamento é realizado por irradiação de carga de alimentação em temperaturas inferiores ou iguais a cerca de 2000C e a taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo de cerca de 15 kJ/kg/s ou superior resultando em uma dose absorvida total de cerca de 1,0 a cerca de 10,0 kJ/kg , onde a dose total absorvida é inferior a dose limitante de irradiação conforme definida pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada e/ou produtos primários de petróleo produzidos em razão dos parâmetros de processamento de CRC específicos e da carga de alimentação de petróleo, a dita irradiação gerando uma reação de cadeia propriamente sustentada entre veículos da cadeia e moléculas excitadas. CRC deve ser entendido como não incluindo reações de decomposição da molécula de hidrocarboneto que não são sustentadas propriamente, tais como, porém não limitado à radiolise e processamento mecânico. Contudo, CRC pode ser acompanhado por outras reações não destrutivas, reações propriamente não sustentadas, tais como porém não limitado à polimerização, isomerização, oxidação, redução e quimiossorção, reguladas pela escolha especial das condições de processamento. CRC pode ser usado para gerar uma carga de alimentação de petróleo tratada, a produto primário de petróleo ou uma carga de alimentação de petróleo aperfeiçoada.

"Reação da cadeia" conforme empregado com referência se refere a uma reação entre um ou mais dos veículos da cadeia e uma ou mais moléculas excitadas, pelo que, os produtos da reação inicial fornecem produtos de reação capazes de reagir adicionalmente com moléculas excitadas.

"Veículo da cadeia" se refere a qualquer espécie molecular produzida pela ação da irradiação sobre uma carga de alimentação de petróleo e inclui, porém não está limitado aos radicais livres, tais como, porém não limitados ao H*, CH*3, C2H5* e semelhantes e espécies iônicas. "Moléculas excitadas" se refere àquelas moléculas de hidrocarboneto que possuem energia em excesso adquirida, suficiente para reação com os veículos da cadeia, a energia sendo o resultado da excitação térmica e/ou excitação induzida por irradiação das moléculas de hidrocarboneto.

"Decomposição da molécula de hidrocarboneto" se refere à redução do tamanho de pelo menos uma porção das moléculas de hidrocarboneto compreendendo uma carga de alimentação de petróleo.

Generalidades

A presente revelação provê um método simples e eficiente para o craqueamento com radiação propriamente sustentado dos hidrocarbonetos. O método revelado provê o processamento destrutivo profundo das moléculas de

hidrocarboneto empregando decomposição da molécula de hidrocarboneto utilizando craqueamento com radiação propriamente sustentado das moléculas de hidrocarboneto sob várias condições de irradiação e faixas de temperatura (a partir da temperatura ambiente para 400°C). Várias concretizações de tal método são reveladas aqui, incluindo; (i) um caso especial de craqueamento com radiação térmica referido como craqueamento com radiação em alta temperatura (HTRC); (ii) craqueamento com radiação em temperatura baixa (LTRC); e (iii) craqueamento com radiação em resfriamento (CRC). Tais métodos não foram descritos até agora na técnica. Em uma concretização, a carga de alimentação de petróleo é submetida à irradiação para iniciar e/ou propagar, pelo menos parcialmente, uma reação de cadeia entre os componentes da carga de alimentação de petróleo. Em uma concretização, o tratamento resulta na decomposição da molécula de hidrocarboneto; contudo, outras reações químicas conforme descrito aqui podem também ocorrer.

Os métodos são realizados em um reator apropriado na temperatura desejada, uma dose desejada de radiação e uma taxa de dose desejada de radiação empregando uma carga de alimentação de petróleo desejada. Os parâmetros de temperatura, dose e taxa de dose podem ser facilmente variados pelo usuário, bem como a natureza da carga de alimentação de petróleo. Adicionalmente, a reação pode ser variada por adição de um ou mais agentes em relação à carga de alimentação de petróleo e/ou por processamento adicional da carga de alimentação de petróleo. A carga de alimentação de petróleo pode ser submetida a tais agentes e processamento adicional tanto antes do processamento, conforme descrito e/ou durante tal processamento. Em uma concretização, o agente ê ar ionizado, vapor, ozônio, oxigênio, hidrogênio, metanol e metano; a lista acima não é inclusiva e outros gases, vapores e líquidos podem ser usados como agentes em uma presente revelação. Em uma concretização, o processamento adicional pode envolver sujeição da carga de alimentação de petróleo ao processamento térmico, mecânico, acústico ou eletromagnético. Variando-se a temperatura, dose, dose, taxa de dose, carga de alimentação de petróleo, o agente e/ou processamento da carga de petróleo adicional, a taxa e o rendimento da reação da cadeia de craqueamento com radiação, bem como a fabricação dos produtos primários de petróleo desejados, a viscosidade final da carga de alimentação de petróleo tratada, o grau de conversão da carga de alimentação de petróleo e a estimulação de reações químicas alternadas (tais como porém não limitadas à polimerização, policondensação, isomerização, oxidação, redução, e quimiossorção) podem ser controlados pelo usuário.

Em uma concretização, o método prossegue, pelo menos em parte, por uma reação em cadeia que resulta na decomposição da molécula de hidrocarboneto; o método também pode envolver outros processos químicos, tais como, porém não limitado à polimerização, policondensação, isomerização, oxidação, redução e quimiossorção. Tais processos químicos alternativos podem fornecem propriedades úteis à carga de alimentação de petróleo tratada.

A fonte de radiação gera partículas possuindo uma energia ponderada predeterminada e distribuição de energia. A carga de alimentação de petróleo é exposta a uma densidade de corrente de partícula suficiente das ditas partículas, tal que, a taxa de energia absorvida por unidade de massa da carga de alimentação de petróleo é suficiente para início e/ou propagação de HTRC, LTRC ou CRC e a energia absorvida pela unidade de massa da carga de alimentação de petróleo é suficiente para o grau necessário de conversão nos produtos primários de petróleo desejados e/ou fornecer características desejadas à carga de alimentação de petróleo tratada. Em uma concretização, a dose e/ou taxa de dose é determinada com base nas características da irradiação pulsada ou contínua, o grau de tratamento necessário, a viscosidade final da carga de alimentação de petróleo tratada e/ou o tipo de produto primário de petróleo desejado.

A carga de alimentação de petróleo pode ser irradiada tanto em um modo contínuo quanto pulsado. Em uma concretização, a fonte de radiação é um acelerador de elétron produzindo um feixe de elétrons compreendendo elétrons possuindo energia na faixa de cerca de 1,60 χ 10-19 a cerca de 1,60x 10-18MJ e a carga de alimentação de petróleo é exposta a uma densidade de corrente de feixe de elétrons suficiente, tal que, a taxa de dose ponderada com o tempo é de cerca de 5 kJ/kg/s ou superior. O método prossegue de cerca da pressão atmosférica a 0,303975 MPa, embora pressões maiores ou menores podem ser usadas conforme desejado, sendo entendido que pressões maiores e menores aumentarão a complexidade da planta de processamento físico e os custos de energia envolvidos. Como resultado do HTRC, LTRC ou CRC, a carga de alimentação de petróleo é convertida na carga de alimentação de petróleo tratada possuindo uma ou mais das propriedades desejadas ou um conjunto desejado de produtos primários de petróleo. A carga de alimentação de petróleo tratada pode ser adicionalmente processada para separar e/ou isolar várias frações. Tais frações podem ser usadas diretamente como produtos primários ou usadas na purificação adicional ou reações de processamento. Alternativamente, a carga de alimentação de petróleo tratada pode ser transportada, devido às suas características aperfeiçoadas, por meios conhecidos na arte para processamento adicional, empregando os métodos conhecidos na técnica anterior ou nos métodos revelados aqui.

Os métodos revelados aqui, combinam combinações únicas de temperatura, dose de radiação absorvida e taxa de dose de irradiação a fim de iniciar e/ou manter as reações de cadeia descritas aqui. HTRC, LTRC e CRC são reações de cadeia de razão alta, que são apropriadas para uso em escala industrial. Em uma concretização, HTRC, LTRC e CRC induzem a decomposição da molécula de hidrocarboneto. A decomposição da molécula de hidrocarboneto também pode ser acompanhada de reações químicas alternadas conforme revelado aqui. Adicionalmente, HTRC, LTRC e CRC são eficazes com uma ampla faixa de cargas de alimentação de petróleo, incluindo porém não limitado ao óleo bruto altamente viscoso, betume e óleo com alto teor de parafina. Portanto, os métodos HTRC, LTRC e CRC podem ser usados em uma variedade de operações industriais e com uma variedade de cargas de alimentação de petróleo.

Vários métodos de craqueamento com radiação propriamente sustentado são revelados aqui, incluindo HTRC, LTRC e CRC. Conforme discutido acima, variando-se os parâmetros do craqueamento com radiação propriamente sustentado (tais como, porém não limitado à temperatura, dose absorvida total, taxa de dose, tipo de carga de alimentação de petróleo, o emprego de agentes e/ou processamento da carga de petróleo adicional) a taxa e rendimento da reação da cadeia de craqueamento com radiação, bem como a fabricação dos produtos primários de petróleo desejados, a viscosidade final da carga de alimentação de petróleo tratada, o grau da conversão da carga de alimentação de petróleo e a estimulação das reações químicas alternadas (tais como, porém não limitadas à polimerização, policondensação, isomerização, oxidação, redução, e quimiossorção) podem ser controladas pelo usuário. Em cada método, a dose absorvida total de irradiação é selecionada, de modo que a dose absorvida total é inferior a dose limitante de irradiação, conforme definida pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada, os produtos primários de petróleo desejados a serem produzidos ou as características desejadas da carga de alimentação de petróleo tratada. A dose limitante de radiação pode ser impactada pelos outros parâmetros da reação, tal que, a dose limitante de radiação para a carga de alimentação específica pode ser diferente, se os outros parâmetros da reação variarem.

Em uma concretização, a reação de craqueamento propriamente sustentado é HTRC. Em uma concretização alternativa, a reação de craqueamento propriamente sustentado é LTRC. Ainda em outra concretização alternativa, a reação de craqueamento propriamente sustentado é CRC. Para HTRC, a carga de alimentação de petróleo é irradiada em temperatura maiores ou iguais a cerca de 350°C, porém inferiores ou iguais a cerca de 450 0C empregando uma taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo de 5 kJ/kg/s ou superior com a dose absorvida total de 0,1 a 3,0 kJ/kg . Em uma concretização a faixa de temperatura é superior ou igual a cerca de 350°C, porém inferior ou igual a cerca de 400°C. Para LTRC a carga de alimentação de petróleo é irradiada em temperaturas superiores a cerca de 200°C e inferiores ou de cerca de 350 0C empregando a taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo de 10 kJ/kg/s ou superior com uma dose absorvida total de 1,0 a 5,0 kJ/kg . Para CRC, a carga de alimentação de petróleo é irradiada em temperaturas inferiores ou iguais a cerca de 2000C empregando a taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo de 15 kJ/kg/s ou superior com uma dose total absorvida de 1,0 a 10,0 kJ/kg . Em uma concretização, a temperatura é inferior a cerca de 100°C; em uma concretização alternativa adicional, a temperatura é cerca da temperatura ambiente; ainda em outra concretização adicional, a temperatura é de cerca de 20°C. Em cada um de HTRC, LTRC e CRC, a irradiação inicia e/ou sustenta parcialmente uma reação da cadeia propriamente sustentada alta entre os veículos da cadeia e moléculas excitadas. HTRC, LTRC e CRC devem ser entendidos como não incluindo reações de decomposição da molécula de hidrocarboneto que não são sustentadas propriamente, tais como, porém não limitado à radiolise e processamento mecânico. Contudo, HTRC, LTRC e CRC podem ser acompanhados de outras reações propriamente não sustentadas, não destrutivas, tais como porém não limitadas à polimerização, isomerização, oxidação, redução e quimiossorção, reguladas pela escolha especial das condições de processamento.

Em cada um de HTRC, LTRC e CRC a dose absorvida total de irradiação é inferior à dose limitante de irradiação conforme definida pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada, os produtos primários de petróleo produzidos ou as características desejadas da carga de alimentação de petróleo tratada. Além disso, para cada um dentre HTRC, LTRC e CRC, agentes adicionais podem ser acrescentados antes e/ou durante o processamento e/ou a carga de alimentação de petróleo pode ser tratada com um processo secundário antes e ou durante processamento, conforme descrito aqui.

Determinadas características de HTRC, LTRC e CRC podem tornar cada processo em uma escolha melhor, dependendo dos resultados desejados e do material de partida disponível.

A taxa de produção de uma instalação de radiação (kg/s), designada O pode ser avaliada usando a fórmula:

<formula>formula see original document page 27</formula>

Onde N é a energia do feixe de elétrons (kW) ; D é a dose (kJ/kg); η é a eficiência do acelerador (para muitos tipos de aceleradores de elétron η = 0,8-0,85); α é o coeficiente que leva em consideração a perda de energia do feixe (geralmente presume-se que α =1/3). Conforme pode ser visto para as características dadas de um acelerador de elétron, a taxa de produção da instalação depende, apenas, da dose necessária para o processo.

As taxas das reações induzidas por irradiação do início da cadeia e propagação da cadeia aumentam conforme a taxa de dose, P, aumenta. Portanto, uma dose necessária para o grau dado de conversão da carga de alimentação de petróleo depende da taxa de dose. No caso de craqueamento com radiação térmica, essa dose é proporcional à P"1/2, enquanto no caso do CRC é proporcional à P"3/2. A dependência mais forte de D(P) para CRC provê processamento em escala industrial da carga de alimentação de petróleo em temperaturas baixas, porém taxas de dose aumentadas de irradiação de elétron.

CRC provê o processo mais econômico por permitir que o grau de economia maior de energia através da eliminação dos custos de energia para o aquecimento da carga de alimentação de petróleo. A aplicação de HTRC e LTRC presume aquecimento da carga de alimentação de petróleo preliminar a temperaturas de até cerca de 450°C e 350°C, respectivamente, o que está associado ao consumo de energia adicional em comparação ao CRC. Contudo, no caso de LTRC e a um grau menor HTRC, o gasto de energia para aquecimento da carga de alimentação de petróleo é muito menor que o característico para craqueamento térmico com radiação ou termocatalítico convencionais, devido aos rendimentos aumentados e controláveis dos produtos primários de petróleo produzidos. Ao mesmo tempo, devido à excitação térmica adicional das moléculas de hidrocarboneto, a taxa de reação de HTRC e LTRC e, portanto, a taxa de produção é maior em comparação ao CRC na mesma taxa de dose de irradiação do elétron. Além disso, HTRC e LTRC mantêm a temperatura como um parâmetro adicional para início e controle das reações termicamente ativadas com baixas energias de ativação em temperaturas relativamente baixas; as últimas podendo ser úteis para provisão das propriedades desejadas dos produtos obtidos de tipos especiais de carga de alimentação de petróleo.

Princípio do Craqueamento do Hidrocarboneto

Para qualquer reação de craqueamento da molécula de hidrocarboneto, dois estágios são necessários (conforme discutido no Histórico): (i) o estágio de iniciação; e (ii) o estágio de propagação. Cada um dos estágios de iniciação e propagação pode ser caracterizado pela química específica que ocorre em cada reação. 0 estágio de iniciação compreende a formação e manutenção dos veículos de cadeia. A concentração dos veículos de cadeia produzidos durante o estágio de iniciação aumenta com a dose da radiação absorvida pela carga de alimentação de petróleo. Os veículos de cadeia são produzidos em uma concentração suficiente para iniciar o processo de reação da cadeia. Em uma concretização, a taxa de dose da radiação ionizante superior ou igual a cerca de 1 kJ/kg/s é suficiente para produzir uma concentração suficiente dos veículos de cadeia para iniciar o processo de radiação da cadeia em taxa alta. Principalmente, 1 kJ/kg por segundo é suficiente para iniciação da reação de craqueamento (porém não para sua propagação) . Deve ser observado que, embora 1 kJ/kg/s seja suficiente, taxas de dose maiores resultarão em taxas de reação maiores.

O estágio de propagação compreende a formação e manutenção de concentrações de moléculas excitadas necessárias para a propagação da reação de cadeia e a manutenção da reação de cadeia propriamente sustentada. Em uma concretização, as moléculas excitadas são geradas totalmente através da excitação induzida pela irradiação. Em uma concretização alternativa, as moléculas excitadas são geradas através da excitação induzida pela irradiação e outros mecanismos, tais como, porém não limitado ao pré- aquecimento da carga de alimentação de petróleo a temperaturas inferiores a 1500C, processamento mecânico, acústico ou eletromagnético. Em uma concretização, a taxa de dose da radiação ionizante superior a cerca de 5 kJ/kg/s é suficiente para produzir unicamente uma concentração suficiente de moléculas excitadas para propagar a reação de cadeia. Nas concretizações onde a taxa de dose da radiação ionizante é inferior a 5 kJ/kg/s, a produção e manutenção das moléculas excitadas requer mecanismos adicionais conforme estabelecido acima.

Nos métodos HTRC, LTRC e CRC descritos aqui, o estágio de iniciação e o estágio de propagação podem ser realizados em temperaturas de 200°C a 450°C e cerca a pressão atmosférica a 3 atmosferas. Embora o recipiente de reação no qual os processos HTRC, LTRC e CRC ocorrem não seja presurrizado, a evolução de gás gerada durante tais processos pode aumentar a pressão no recipiente de reação em mais da pressão atmosférica. Portanto, em determinadas concretizações dos métodos revelados aqui, (tais como LTRC e CRC), os estágios de iniciação e propagação podem ser realizados sem qualquer ativação térmica da reação de propagação de cadeia, embora o melhoramento térmico possa também ser usado. No HTRC, a temperatura é suficiente para ativação térmica da reação de propagação da cadeia. Contudo, conforme distinguido dos métodos da técnica anterior, tais como, RTC, a razão da reação de HTRC e a dose limitante da radiação são reguladas pela variação da taxa de dose na faixa superior a cerca de 5 kJ/kg /s e através do tratamento adicional com os processos tais como, porém não limitado ao pré-aquecimento da carga de alimentação de petróleo a temperaturas inferiores ou de 150°C, processamento mecânico, acústico ou eletromagnético, para modificar estrutural e/ou quimicamente a carga de alimentação de petróleo. Deve ser observado que temperaturas inferiores ou de cerca de 350 0C não são suficientes para ativação térmica da reação de propagação da cadeia, como é empregado nos métodos de craqueamento da técnica anterior, tais como, RTC; contudo, quando combinado com a irradiação, conforme descrito aqui, o melhoramento térmico da propagação da cadeia pode ocorrer devido à difusão aumentada do veiculo de cadeia, o que melhora a reação da cadeia iniciada pela irradiação, conforme provido aqui. Adicionalmente, a concentração das moléculas excitadas produzida pela ação da irradiação pode ser obtida empregando-se a taxa de dose da radiação ionizante descrita aqui.

No caso do CRC, o estágio de iniciação e o estágio de propagação requerem apenas a energia provida pela radiação ionizante. No processo do CRC ambos veículos de cadeia e moléculas excitadas são produzidos pela interação da radiação ionizante a uma taxa de dose predeterminada com a carga de alimentação de petróleo em temperaturas inferiores ou iguais a cerca de 200°C. Os veículos de cadeia podem então ser usados para iniciar o estágio de propagação. Sob essas condições, as concentrações dos veículos de cadeia e moléculas excitadas geradas pela irradiação são suficientes para a taxa alta da reação de cadeia. Uma vez que nenhum ou um aquecimento térmico mínimo é necessário, o tratamento da carga de alimentação de petróleo pode ser realizado a temperaturas incomumente baixas para as reações de craqueamento da molécula de hidrocarboneto.

Contudo, a dependência da taxa de reação de craqueamento da molécula de hidrocarboneto da taxa de dose de radiação é diferente para RTC e CRC. No caso do RTC, a dependência da taxa de craqueamento, W, na taxa de dose de radiação P, pode ser escrita na forma da equação 1, a seguir:

W ~ P172 (1)

No caso do CRC, a dependência da taxa de craqueamento, W na taxa de dose de radiação P, pode ser escrita na forma da equação 2, a seguir:

W- P372 (2)

Nessa dependência, a geração da radiação das moléculas excitadas em taxas de dose aumentadas é levada em consideração. Conforme pode ser visto nas equações de comparação (1) e (2) , um aumento na taxa de dose de radiação P provoca um aumento significativo na taxa de reação, observado na CRC em qualquer temperatura. Essa taxa de reação melhorada torna o CRC aplicável em escala industrial. A mesma taxa de reação melhorada e maior também se aplica ao HTRC e CRC.

HTRC e LTRC utilizam as taxas de dose aumentadas descritas aqui e a uma temperatura na faixa de cerca de 350- 4500C para HTRC e cerca de 200-350°C para LTRC. A energia de ativação do processo do HTRC é de cerca de 80.000 J/mol e cerca de 8.600 J/mol para o processo LTRC, o que corresponde à energia de ativação para difusão das moléculas leves característica do hidrocarboneto líquido. A contribuição da energia térmica adicionada em HTRC e LTRC aumenta a difusão dos veículos de cadeia e aumenta a taxa de reação do craqueamento da molécula de hidrocarboneto observada no LTRC.

A aplicação prática do HTRC e LTRC permite a realização do craqueamento iniciado com radiação para qualquer tipo de carga de alimentação de petróleo em temperaturas superiores a cerca de 2000C e provê taxas de reação altas, tal que, o processo pode ser utilizado em escala comercial.

A comparação dos processos de craqueamento da técnica anterior aos processos de HTRC, LTRC e CRC descritos aqui é provida na tabela 2. Conforme pode ser visto, os mecanismos responsáveis pelo estágio de propagação da cadeia são diferentes em HTRC, LTRC e CRC e dos métodos da técnica anterior. A redução das temperaturas empregada no LTRC e CRC reduz significativamente os requisitos de consumo de energia por tonelada de carga de alimentação de petróleo nos métodos de LTRC e CRC, em comparação aos métodos da técnica anterior, conforme mostrado na Tabela 2. As temperaturas características usadas para LTRC, CRC e os métodos de craqueamento da técnica anterior são mostradas na figura 1 (RTC indica craqueamento com radiação térmica, TCC indica craqueamento termocatalítico, TC indica craqueamento térmico e LTRC e CRC são conforme descritos anteriormente). Conforme pode ser observado, os requisitos de temperatura para RTC, TCC e TC são cerca de 10-50 vezes maiores que os necessários para CRC e 2-3 vezes maiores que os necessários para LTRC. Essa redução no consumo de energia diminui os custos associados aos processos do LTRC e CRC, e quando combinada com as taxas de reação altas, torna LTRC e CRC atraentes do ponto de vista comercial. Adicionalmente, embora as temperaturas empregadas no HTRC sejam comparáveis as temperaturas empregadas no RTC, a taxa de reação maior induzida pela taxa de dose aumentada e modificação estrutural e/ou química da carga de alimentação de petróleo com processos tais como, porém não limitado ao pré-aquecimento da carga de alimentação de petróleo, processamento mecânico, acústico ou eletromagnético, resultam em um processo mais eficaz em termos de características das cargas de alimentação de petróleo tratadas e os produtos primários de petróleo produzidos.

Modos de Irradiação

A taxa de reação no HTRC, LTRC e CRC depende das características das partículas de irradiação. A irradiação pode ser provida em um modo contínuo ou não contínuo.

Em uma concretização, o modo não contínuo é um modo pulsante com o pulso possuindo uma largura de pulso ponderada e uma freqüência ponderada. Em uma concretização, a largura de pulso ponderada é de 1-5 μs e a freqüência ponderada é de 30-600 s-1.

Em uma concretização, a irradiação é provida por um acelerador de elétrons. Nessa concretização, a taxa de reação no HTRC, LTRC e CRC depende, em parte, das características das partículas compreendendo o feixe de elétrons. Nessa concretização, o acelerador de elétrons produz elétrons para irradiar a carga de alimentação de petróleo, com os ditos eletrons possuindo uma energia de 1,60x10" a 1,60x10 MJ.

A figura 2 mostra a dependência calculada da concentração de radial quase-estacionária em três modos de irradiação pulsante diferentes (isto é, não contínuos) na concentração de radical estacionaria na mesma taxa de dose ponderada no modo de irradiação contínua. O modo não contínuo caracterizado pela menor largura de pulso e freqüência (3 με, 60 s"1) difere o máximo do modo de irradiação contínua. Os dois modos adicionais não contínuos (3 μΞ, 300 s-1 e 5 με, 200 s"1) fornecem os resultados próximos à irradiação contínua, quando as taxas de dose são relativamente baixas. Quando a taxa de dose em um pulso for inferior a 2 χ IO6 J/kg/s, as concentrações de radical correspondentes diferem em menos de 25%. Em taxas de dose altas, a concentração de radical ponderada com o tempo quase-estacionária depende da raiz quadrada da taxa de dose ponderada com o tempo, de acordo com a lei logarítmica e sua diferença da concentração de radical estacionária no modo de irradiação contínua aumenta rapidamente com a taxa de dose.

Conforme pode ser visto na figura 2, o modo contínuo de radiação de elétron provê uma concentração maior dos veículos de cadeia, e consequentemente de moléculas excitadas, em relação aos modos não contínuos. Contudo, ambos os modos contínuo e não contínuo de irradiação podem ser empregados no LTRC e no CRC, conforme descrito aqui. Processo

O esquema tecnológico para tratamento da carga de alimentação de petróleo e os métodos para controle da reação se baseiam nas regularidades fundamentais da conversão de radiação-química.

Os métodos de HTRC, LTRC e CRC fornecem a transferência eficiente de energia de radiação para as moléculas de hidrocarboneto em uma carga de alimentação de petróleo. O mecanismo e cinética para interação dos veículos de cadeia e moléculas excitadas podem ser considerados como universais com relação à todas as cargas de alimentação de petróleo, incluindo porém não limitado às cargas de alimentação de petróleo, tais como porém não limitadas ao óleo bruto pesado, resíduos pesados de processamento de óleo, extratos de betume, etc.. Para realização do HTRC, LTRC e CRC, a carga de alimentação de petróleo desejada é fornecida a um recipiente do reator de radiação-química. A carga de alimentação de petróleo pode ser fornecida em uma forma líquida, forma gasosa, forma sólida ou uma combinação das precedentes. Em uma concretização, a carga de alimentação de petróleo é fornecida em uma forma líquida. As reações necessárias aos processos de HTRC, LTRC e CRC ocorrem no recipiente do reator de radiação-química.

O esquema geral para os processos de HTRC, LTRC e CRC é fornecido na figura 3. No recipiente do reator, a carga de alimentação de petróleo é irradiada pelas partículas possuindo uma energia definida produzida por uma fonte de radiação. A carga de alimentação de petróleo é exposta às partículas com uma energia definida por um tempo definido, de modo que a taxa de dose de radiação absorvida é suficiente para iniciar e/ou sustentar o processo CRC e a dose é suficiente para prover o grau necessário de tratamento da carga de alimentação de petróleo. O recipiente do reator pode ser qualquer recipiente conhecido na técnica. Um recipiente de reação típico compreenderá uma janela de entrada para permitir que a irradiação entre. A janela de saída geralmente corresponde à área de varredura do feixe de elétrons. Em uma concretização, a janela de entrada possui 100 χ 15 cm2. Contudo, outras dimensões podem ser usadas, caso desejado.

Para os vários métodos descritos a seguir, a carga de alimentação de petróleo pode ser introduzida no recipiente do reator empregando qualquer técnica conhecida na técnica. Em uma concretização, a carga de alimentação de petróleo é introduzida por injeção dentro do recipiente do reator em uma forma dispersa, tal como através de um atomizador. Conforme discutido a seguir, a carga de alimentação de petróleo pode ser tratada com um agente para melhorar a reação (tal como, porém não limitado ao ar ionizado, vapor, ozônio, oxigênio, hidrogênio, metano e metanol ou outros gases/vapores/líquidos) ou submetido à modificação estrutural e/ou química usando uma etapa de processamento adicional (tal como, porém não limitado ao processamento térmico, mecânico, acústico ou eletromagnético). O dito agente pode ser adicionado ou o processamento adicional pode ocorrer antes do processamento, durante o processamento ou ambos. O processamento adicional é referido aqui como modificação da carga de alimentação de petróleo. A modificação da carga de alimentação de petróleo é opcional. Contudo, a dose limitante ou irradiação e a taxa de reação podem variar através do uso de modificação opcional. Adicionalmente, a dose limitante ou irradiação e a taxa de reação podem variar através da alteração da taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo e os parâmetros de condição de fluxo.

No processo CRC, a temperatura da carga de alimentação de petróleo está na faixa de cerca de 20°C a cerca de 200°C. Em uma concretização, temperatura da carga de alimentação de petróleo não é superior a cerca de 70°C. Em uma concretização alternativa, temperatura da carga de alimentação de petróleo não é superior a cerca de 50°C. Ainda em outra concretização alternativa, a temperatura da carga de alimentação de petróleo não é superior a cerca da temperatura ambiente. A carga de alimentação de petróleo pode ser irradiada em um estado estático (nenhum fluxo da carga de alimentação de petróleo) ou um estado não estático (com fluxo da carga de alimentação de petróleo). No estado não estático, a taxa de fluxo da carga de alimentação de petróleo através do recipiente do reator é mantido a uma taxa de fluxo, tal que, o tempo de exposição da carga de alimentação de petróleo é o tempo mínimo necessário para a carga de alimentação de petróleo absorver uma dose total de radiação, a uma dada taxa de dose e temperatura, para iniciar e/ou sustentar os estágios de iniciação e/ou propagação do CRC. A taxa de fluxo pode ser mantida a uma taxa constante ou com variações e pode depender do volume da carga de alimentação de petróleo sendo tratado. De modo geral, quanto maior a energia da partícula (tal como um elétron) empregada para prover a irradiação, menor poderá ser a taxa de fluxo para a dada taxa de processamento, taxa de dose dada e/ou dose absorvida. A uma dada taxa de fluxo, a velocidade linear do fluxo e a profundidade da camada da carga de alimentação de petróleo sujeita à irradiação pode variar. Em uma concretização, a taxa de fluxo está entre cerca de 10 e 200 kg/hora, a velocidade de fluxo linear está entre 10 e 50 m/s e a profundidade da carga de alimentação de petróleo sendo irradiada é cerca de 0,5 a 4 mm. A profundidade máxima da carga de alimentação de petróleo é definida pela profundidade da penetração da partícula em relação à carga de alimentação de petróleo e depende da energia da partícula. Por exemplo, para um elétron com uma energia de 1,12x10"18J, a profundidade de penetração da partícula é de cerca de 4 cm.

Em uma concretização do CRC, a irradiação é provida como um feixe de elétrons pulsante ou um feixe de elétrons contínuo, conforme descrito aqui e as partículas são elétrons. O feixe de elétrons pode ser produzido por um acelerador de elétrons. Em uma concretização do processo do CRC, um modo contínuo de irradiação é empregado. Os elétrons podem ter energias dentro da faixa de cerca de l,60xl0"19 l,60xl0"18 MJ. Em uma concretização a taxas de dose de irradiação empregadas no processo CRC estão acima de cerca de kJ/kg/s, a dose absorvida total de irradiação é de cerca de 1,0 a cerca de 10,0 kJ/kg e a dose absorvida total é inferior à dose limitante de irradiação, conforme definido pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada, os produtos primários de petróleo desejados a serem produzidos ou as características desejadas da carga de alimentação de petróleo tratada. Conforme ficará claro a um versado na técnica comum, é vantajoso manter a dose absorvida de radiação e o tempo de exposição a um mínimo necessário de modo a obter o objetivo desejado.

Para o LTRC, a carga de alimentação de petróleo pode ser fornecida ao recipiente do reator conforme descrito acima para o processo de CRC. 0 LTRC da carga de alimentação de petróleo é realizado empregando o mesmo esquema tecnológico e o mesmo recipiente de reator de radiação-química conforme mostrado na figura 3 e descrito acima com relação ao processo de CRC. Contudo, no LTRC, a carga de alimentação de petróleo é aquecida até uma temperatura de cerca de 200 a cerca de 350°C. No LTRC, tal como no CRC, no recipiente do reator a carga de alimentação de petróleo entra em contato com partículas possuindo a energia definida produzidas por uma fonte de radiação. A carga de alimentação de petróleo é exposta às partículas com a energia definida por um tempo definido de modo que a taxa de dose de radiação absorvida seja suficiente para iniciar e/ou sustentar o processo do LTRC e a dose seja suficiente para prover o grau necessário de tratamento da carga de alimentação de petróleo. A carga de alimentação de petróleo pode ser irradiada em uma estado estático (nenhum fluxo da carga de alimentação de petróleo) ou um estado não estático (com fluxo da carga de alimentação de petróleo) . No estado não estático, a taxa de fluxo da carga de alimentação de petróleo através do recipiente do reator é mantida a uma taxa de fluxo, tal que, o tempo de exposição da carga de alimentação de petróleo é o tempo mínimo necessário para a carga de alimentação de petróleo absorver a dose de radiação, a uma dada taxa de dose e temperatura, para iniciar e/ou sustentar os estágios de iniciação e/ou propagação da reação de LTRC. A taxa de fluxo pode ser mantida a uma taxa constante ou com variações e pode depender do volume da carga de alimentação de petróleo sendo tratado. De modo geral, quanto maior a energia da partícula (tal como um elétron) empregada para prover a irradiação, menor poderá ser a taxa de fluxo para a dada taxa de processamento, taxa de dose dada e/ou dose absorvida. A uma dada taxa de fluxo, a velocidade linear do fluxo e a profundidade da camada da carga de alimentação de petróleo sujeita à irradiação podem variar. Em uma concretização, a taxa de fluxo está entre cerca de 10 e 200 kg/hora, a velocidade de fluxo linear está entre 10 e 50 m/s e a profundidade da carga de alimentação de petróleo sendo irradiada é cerca de 0,5 a 4 mm. A profundidade máxima da carga de alimentação de petróleo é definida pela profundidade da penetração da partícula em relação à carga de alimentação de petróleo e depende da energia da partícula. Por exemplo, para um elétron com uma energia de 1,12xl0"18MJ, a profundidade de penetração da partícula é de cerca de 4 cm.

Em uma concretização, carga de alimentação de petróleo é irradiada com feixe de elétrons pulsantes. O feixe de elétrons pulsantes pode ser produzidos por um acelerador de elétrons. Para o processo de LTRC, um modo de irradiação contínuo ou pulsado é empregado. Quando a carga de alimentação de petróleo é aquecida a uma temperatura em ou abaixo de cerca de 250°C, um modo contínuo de irradiação é preferido. Contudo, quando a carga de alimentação de petróleo é aquecida a temperaturas acima de 2500C tanto um modo de irradiação pulsante quanto contínuo pode ser usado. Contudo, um modo contínuo de irradiação provê uma taxa de produção maior. Os elétrons podem ter energias dentro da faixa de cerca de 1,60xl0"19-l, 60xl0"18MJ. Em uma concretização as taxas de dose de irradiação empregadas no processo de LTRC estão acima de cerca de 10 kJ/kg/s, a dose absorvida total de irradiação sendo de cerca de 1,0 a cerca de 5,0 kJ/kg e a dose absorvida total sendo inferior a dose limitante de irradiação, conforme definido pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada, os produtos primários de petróleo desejados s produzidos ou as características desejadas da carga de alimentação de petróleo tratada. Conforme ficará claro a um versado na técnica comum, é vantajoso manter a dose absorvida total de radiação, e o tempo de exposição a um mínimo necessário de modo a obter o objetivo desejado.

Para o HTRC, a carga de alimentação de petróleo pode ser fornecida ao recipiente do reator, conforme descrito acima para o processo de CRC. 0 HTRC da carga de alimentação de petróleo é realizado empregando o mesmo esquema tecnológico e o mesmo recipiente de reator de radiação- química conforme mostrado na figura 3 e descrito acima com relação ao processo de CRC. Contudo, no LTRC, a carga de alimentação de petróleo é pré-aquecida e processada até uma temperatura cerca de 350 a cerca de 450°C. No HTRC, como no CRC, no recipiente do reator a carga de alimentação de petróleo entra em contato com partículas possuindo a energia definida produzidas por uma fonte de radiação. A carga de alimentação de petróleo é exposta às partículas com a energia definida por um tempo definido, de modo que a taxa de dose de radiação absorvida seja suficiente para iniciar e/ou sustentar o processo de HTRC na taxa de dose prescrita e a dose seja suficiente para prover o grau necessário de tratamento da carga de alimentação de petróleo. A carga de alimentação de petróleo pode ser irradiada em uma estado estático (nenhum fluxo da carga de alimentação de petróleo) ou um estado não estático (com fluxo da carga de alimentação de petróleo). No estado não estático, a taxa de fluxo da carga de alimentação de petróleo através do recipiente do reator é mantida a uma taxa de fluxo, tal que, o tempo de exposição da carga de alimentação de petróleo é o tempo mínimo necessário para a carga de alimentação de petróleo absorver a dose de radiação, a uma dada taxa de dose e temperatura, para iniciar e/ou sustentar os estágios de iniciação e/ou propagação da reação de HTRC. A taxa de fluxo pode ser mantida a uma taxa constante ou com variações e pode depender do volume da carga de alimentação de petróleo sendo tratado. De modo geral, quanto maior a energia da partícula (tal como um elétron) empregada para prover a irradiação, menor poderá ser a taxa de fluxo para a dada taxa de processamento, taxa de dose dada e/ou dose absorvida. A uma dada taxa de fluxo, a velocidade linear do fluxo e a profundidade da camada da carga de alimentação de petróleo sujeita à irradiação podem variar. Em uma concretização, a taxa de fluxo está entre cerca de 10 e 200 kg/hora, a velocidade de fluxo linear está entre 10 e 50 m/s e a profundidade da carga de alimentação de petróleo sendo irradiada é cerca de 0,5 a 4 mm. A profundidade máxima da carga de alimentação de petróleo é definida pela profundidade de penetração da partícula em relação à carga de alimentação de petróleo e depende da energia da partícula. Por exemplo, para um eletron com uma energia de 1,12x10ˉ18 MJ, a profundidade de penetração da partícula é de cerca de 4 cm.

Em uma concretização, a carga de alimentação de petróleo é irradiada com feixe de elétrons pulsantes. O feixe de elétrons pulsantes pode ser produzido por um acelerador de elétrons. Para o processo de HTRC, é empregado um modo contínuo ou pulsado. No caso do HTRC, pode ser empregado tanto um modo de irradiação pulsada quanto contínua. Os elétrons podem ter energias dentro da faixa de cerca de 1, 60x10~19-1 , 60xl0~18 MJ. Em uma concretização as taxas de dose de irradiação empregadas no processo de HTRC estão acima cerca de 5 kJ/kg/s, a dose absorvida total de irradiação sendo cerca de 0,1 a cerca de 2,0 kJ/kg e a dose absorvida total sendo inferior à dose limitante de irradiação, conforme definido pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada, os produtos primários de petróleo que se deseja produzir ou as características desejadas da carga de alimentação de petróleo tratada. Conforme ficará claro a um versado na técnica comum, é vantajoso manter uma dose absorvida total de radiação e o tempo de exposição a um mínimo necessário de modo a obter o objetivo desejado.

Nas reações acima, conforme explicado adicionalmente nos exemplos que se seguem, a dose limitante de radiação e a taxa de reação são uma função da taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo e a modificação em relação à carga de alimentação de petróleo, que é opcional. Variando-se um ou todos esses parâmetros, a dose limitante de radiação e a taxa de reação podem ser alteradas. Em uma concretização, a modificação da carga de alimentação de petróleo permite que a taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo seja diminuída, embora mantendo a taxa de reação e o rendimento total da reação.

Adicionalmente, nas reações acima, o tratamento nas condições de fluxo provê um rendimento químico de radiação das frações leves não inferior a 100 moléculas por l,60xl0~17 J aplicadas à reação. As frações leves nesse contexto se referem aquelas espécies na carga de alimentação de petróleo tratada, produto primário de petróleo ou carga de alimentação de petróleo aperfeiçoada possuindo uma cadeia de carbono de 14 carbonos ou menos. 0 método para calcular o rendimento da radiação química é descrito em (2).

O rendimento químico da radiação, G, é definido como o número de moléculas do produto (ou o número de moléculas de carga de alimentação reagidas) por l,60xl0~17 J de energia de irradiação consumida. No caso de reações de processamento que não utilizam uma reação de cadeia propriamente sustentada, conforme estabelecido na presente revelação, os valores G característicos são de 3-5 moléculas/l, 60xl0~17J No caso das reações de processamento que utilizam uma reação de cadeia propriamente sustentada, conforme estabelecido na presente revelação, G pode variar na faixa de cerca de 10 a cerca de 20.000 moléculas/l, 60xl0"17 J (vide Exemplos a seguir). G, moléculas/l,60xl0~17 J = 10OeNA W _PM_

onde NA é o número Avogadro, e é a carga do elétron, P é a taxa de dose, M em kg/mol, é a massa molecular ponderada do produto ou a carga de alimentação, dependendo de qual rendimento de radiação-química está sendo determinado e W é a taxa inicial de reação de craqueamento, s"1: W = dY\ dtIt=0

onde t é o tempo, Y é o compartilhamento relativo das moléculas de carga de alimentação reagidas ou moléculas de produto acumuladas).

Finalmente, nas reações acima, de modo a impedir o aquecimento das peças de metal do recipiente de reator de radiação-química, o resfriamento com água e/ou nitrogênio líquido pode ser empregado, caso desejado. Quando irradiação mais homogênea e taxas de reação maiores forem desejadas, a carga de alimentação de petróleo pode ser injetada à câmara de reação em uma forma dispersa através de atomizadores ou vapor de água (tal como vapor) e/ou ar ionizado (contendo ozônio) podem ser injetados não recipiente do reator. O ar ionizado empregado para injeção pode ser obtido como um subproduto da operação do acelerador de elétron. O vapor de água e/ou ar ionizado pode ser bombeado no recipiente do reator durante irradiação da carga de alimentação de petróleo ou ser borbulhado na carga de irradiação de petróleo antes da introdução no recipiente do reator. Em uma concretização específica, onde o ar ionizado é introduzido na carga de alimentação de petróleo dentro do recipiente do reator durante o processamento com radiação , as taxas de dose de irradiação podem ser diminuídas 4-20 vezes ou no caso do CRC para a faixa de 1-5 kJ/kg/segundo. Portanto, as doses de irradiação podem ser reduzidas e as taxas de produção podem ser aumentadas em 4-20 vezes.

O produto dos processos de HTRC, LTRC e CRC se constituem em uma

carga de alimentação de petróleo tratada, um produto primário de petróleo e/ou um produto de petróleo aperfeiçoado. A carga de alimentação de petróleo tratada pode compreender uma fração de líquido aperfeiçoada e/ou uma fração gasosa aperfeiçoada, (tal como, porém não limitado ao hidrogênio, metano, etileno e outros gases). A fração de líquido e/ou gás aperfeiçoada pode conter um componente simples ou componentes múltiplos que podem ser adicionalmente isolados. Aperfeiçoada significa que as frações de líquido ou gás possuem, em média, comprimentos de molécula de hidrocarboneto menores que os encontrados, em média na carga de alimentação de petróleo ou essas frações podem ter propriedades aperfeiçoadas (isto é, números de octano gasolina superiores, uma composição polimérica desejada ou uma composição isomérica desejada). A fração de gás aperfeiçoada pode ser transferida do recipiente do reator para um separador de gás em comunicação com o recipiente do reator para separar as várias frações gasosas nos produtos gasosos primários. O separador de gás pode ser qualquer separador de gás correntemente conhecido ou conhecido no futuro como a operação exata do separador de gás não é importante para a presente revelação. Os produtos gasosos primários podem ser usados para uma variedade de fins, tais como, as cargas de alimentação de petróleo para a indústria química. A fração de líquido aperfeiçoada é transferida do recipiente do reator para o dispositivo para fracionamento da fração de líquido aperfeiçoada nos produtos primários. O dispositivo de fracionamento está em comunicação com o recipiente do reator. 0 dispositivo para fracionamento pode ser qualquer dispositivo correntemente conhecido ou conhecido no futuro, uma vez que a operação exata do dispositivo não é importante para a presente revelação. Em uma concretização alternativa, a fração de líquido aperfeiçoada pode ser empregada diretamente para reações de processamento adicionais (tais como, um óleo bruto sintético) ou podem ser empregadas diretamente como um produto primário.

Alternativamente, a carga de alimentação de petróleo tratada pode ser transferida para outra instalação para processamento adicional, empregando os métodos da técnica anterior ou os métodos da presente revelação. O emprego de HTRC, LTRC e/ou CRC pode resultar na carga de alimentação de petróleo tratada possuindo características desejadas, tais como, porém não limitado à viscosidade diminuída, que permite que a carga de alimentação de petróleo tratada seja transportada.

Adicionalmente, no caso do processo de HTRC, LTRC ou CRC ser acompanhado por evolução de gás considerável, por exemplo quando a carga de alimentação de petróleo é uma carga de alimentação de petróleo com alto teor de parafina, os gases produzidos podem ser parcialmente reciclados através dos processos de HTRC, LTRC ou CRC e empregados para aperfeiçoamento dos produtos do processo.

Portanto, através do emprego de HTRC, LTRC e CRC, o tratamento econômico das cargas de alimentação de petróleo é realizado em escala industrial. Como resultado, muitas cargas de alimentação de petróleo não usadas anteriormente podem ser convertidas em cargas de alimentação de petróleo utilizadas para produção de vários produtos primários. Adicionalmente, através da decomposição da molécula de hidrocarboneto, a recuperação das frações de hidrocarboneto de cadeia mais curta pode ser aumentada e as propriedades associadas às frações de hidrocarboneto de cadeia mais curta, tais como viscosidade aumentada podem ser aumentadas. Os processos de HTRC, LTRC e CRC permitem que essa transformação seja realizada com o mínimo de gasto de energia. A energia consumida para a operação do acelerador de elétron é significativamente inferior à energia necessária para o aquecimento da carga de alimentação de petróleo em RTC e TC, bem como outros processos de craqueamento de molécula de hidrocarboneto da técnica anterior. A redução no gasto de energia conduz a uma diminuição correspondente nos custos operacionais para o processamento da carga de alimentação de petróleo e também para diminuir potencialmente os custos para os artigos primários derivados da mesma.

Além dos benefícios econômicos, o uso do HTRC, LTRC e CRC provê outros benefícios. Uma vez que esses processos ocorrem em pressões de cerca de da pressão atmosférica a 3 atmosferas, ao processo é mais seguro que os processos de craqueamento de hidrocarboneto da técnica anterior.

Especificamente, os riscos de explosões e vazamento acidental são significativamente reduzidos. Adicionalmente, os custos do equipamento e manutenção do mesmo são reduzidos, uma vez que os processos HTRC, LTRC e CRC operam em pressão reduzida e temperaturas menores. Ainda outro benefício se refere às temperaturas baixas empregadas nos processos LTRC e CRC. As reações de temperatura baixa reduzem os processos químicos indesejados que ocorrem em temperaturas mais baixas, tais como, cozimento e polimerização. Adicionalmente, embora temperaturas maiores são empregadas no processo de HTRC, os parâmetros adicionais dos processos de HTRC permitem o controle de tais processos químicos indesejados. Portanto, os processos de HTRC, LTRC e CRC geram menos produtos residuais que os métodos de craqueamento de hidrocarboneto da técnica anterior.

Taxas de Produção Esperadas

A taxa de produção esperada de uma instalação industrial simples empregando o processo CRC com base em um acelerador com uma energia de elétron de 3,20x10-19-1, 60x10-18 MJ e uma energia de feixe de elétrons de ~100 MA é de 500- 700 mil toneladas de carga de alimentação de petróleo por ano. A taxa de produção para o processo de CRC (em razão das condições citadas acima) pode ser aumentada em ordem de grandeza, se a carga de alimentação de petróleo for borbulhada com ar ionizado e/ou ar ionizado é injetada no recipiente do reator em uma forma dispersa. Empregando essa técnica, a dose de irradiação necessária para realização do CRC pode ser reduzida ao valor de -1-2 kJ/kg .

Um aumento na temperatura da carga de alimentação de petróleo até 3500C no processo do LTRC aumentará adicionalmente a taxa de reação de craqueamento da molécula de hidrocarboneto em 20-30 vezes.

EXEMPLOS

Exemplo 1

Nesse exemplo, a carga de alimentação de petróleo era óleo combustível (isto é, os resíduos pesados da destilação primária do óleo). A carga de alimentação de petróleo do óleo combustível é caracterizada na Tabela 3. O óleo combustível foi processado empregando HTRC conforme descrito, com os parâmetros que se seguem: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 2 00 s"1) empregando elétrons com energia de 3,20xl0"19 MJ nas condições de fluxo a temperatura de 4100C e taxa de dose ponderada com o tempo de 2 kJ/kg/s para a dose de elétron total absorvida de 3 kJ/kg .

O rendimento total do produto líquido (evaporação da fração abaixo de 450°C) produzido empregando o método de HTRC sob as condições descritas acima foi de 76% (em peso) e o rendimento dos combustíveis para motor (fração com BP até 350°C) foi de 45% (em peso). Contudo, os produtos primários líquidos de petróleo produzidos eram instáveis e demonstraram uma forte tendência ao cozimento. Após um processamento pós armazenamento de 10 dias, a concentração da fração com BP < 350°C (combustíveis de motor) diminuiu em 10% (em peso).

Nesse exemplo, para um dado tipo de carga de alimentação de petróleo utilizado (óleo combustível) e as condições de processamento HTRC empregadas, a dose limitante de irradiação conforme definida pela estabilidade dos produtos primários de petróleo é inferior a 3 kJ/kg .

De modo a aumentar a dose limitante de irradiação (conforme definida pela estabilidade dos produtos primários de petróleo) e aumentar os rendimentos dos produtos primários de petróleo desejados (nesse caso, os combustíveis de motor, tais como gasolina) a mesma carga de alimentação de petróleo de óleo combustível foi borbulhada preliminarmente com ar ionizado produzido como um subproduto da operação do acelerador de elétrons por 7 minutos a uma temperatura de 180°C antes de ser submetida ao processamento com HTRC. O ar ionizado auxiliar na destruição da estrutura de cacho resistente à radiação presente na carga de alimentação de petróleo de óleo combustível, reduzindo a tendência ao cozimento e aumentando a estabilidade dos produtos primários de petróleo produzidos. A redução das estruturas de cacho resistentes à radiação permite que a dose limitante de radiação, conforme definida pela estabilidade dos produtos primários de petróleo seja aumentada. Ao mesmo tempo, o ar ionizado aumentou a dessulfurização da carga de alimentação de petróleo e causa reações de oxidação que facilitam a destruição dos compostos moleculares altos. Como resultado, a temperatura necessária para o processamento do HTRC pode ser abaixada. De modo a aumentar adicionalmente a limitante de irradiação (conforme definida pela estabilidade dos produtos primários de petróleo) e aumentar os rendimentos dos produtos primários de petróleo desejados (nesse caso, os combustíveis de motor, tais como gasolina), a carga de alimentação de petróleo de óleo combustível foi irradiada com um aumento da taxa de dose de elétron. Nesse exemplo, o óleo combustível foi processado empregando HTRC, conforme descrito com os parâmetros que se seguem: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 5 μΞ e freqüência do pulso de 200 s"1) empregando elétrons com energia de 3,20xl0"19 MJ nas condições de fluxo, a temperatura de 380°C e taxa de dose ponderada com o tempo de 6 kJ/kg/s para uma dose de elétron total absorvida de 3,5 kJ/kg .

O rendimento total do produto líquido (evaporação da fração abaixo de 450°C) produzido empregando o método de HTRC sob as condições descritas acima foi de 86% (em peso) ; o rendimento dos gases foi de 8,6% por peso e o rendimento do resíduo de cozimento foi de 5,4% (em peso) . 0 rendimento dos combustíveis para motor (fração com BP até 350°C) foi de 52% (em peso) . Os resultados são ilustrados nas figuras 4A e B. Com o emprego do processamento do HTRC com as condições descritas acima, os produtos primários de petróleo foram estáveis. O conteúdo fracional da carga de alimentação de petróleo tratado um ano após processamento com HTRC, conforme descrito, não mostrou qualquer alteração dentro do erro das medições. Nesse exemplo, para um dado tipo de carga de alimentação de petróleo utilizada (óleo combustível) e as condições de processamento HTRC empregadas, a dose limitante de irradiação conforme definida pela estabilidade dos produtos primários de petróleo é superior a 3,5 kJ/kg devido ao borbulhamento do ar ionizado em relação à carga de alimentação de petróleo antes do processamento do HTRC e aplicação da taxa de dose de irradiação aumentada.

Um resultado adicional do processamento com HTRC, conforme descrito, foi a diminuição do teor de enxofre total no produto primário de petróleo líquido produzido. O teor de enxofre foi reduzido em até 1% (em peso) que é três vezes inferior à concentração de enxofre no produto líquido de destilação direta de óleo combustível. Uma vez que nenhuma outra medida especial para dessulfurização foi tomada, a diminuição no teor de enxofre é o resultado direto do borbulhamento do ar ionizado na carga de alimentação de petróleo antes do processamento do HTRC.

Exemplo 2

Nesse exemplo, um óleo de alta viscosidade e óleo combustível foram empregados como uma cargas de alimentação de petróleo. As cargas de alimentação de petróleo de óleo de alta viscosidade e óleo combustível são caracterizadas na Tabela 4. O óleo de alta viscosidade e o óleo combustível foram processados empregando HTRC, conforme descrito nos parâmetros que se seguem: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s-1) empregando elétrons com energia de 3,20xl0-19 MJ nas condições de fluxo a temperatura de 430°C e taxa de dose ponderada com o tempo de 1 kJ/kg/s para uma dose de elétron total absorvida de 7 kJ/kg. A caracterização dos produtos de petróleo primários obtidos é também ilustrada na Tabela 4.

Nesse exemplo, o produto primário de petróleo desejado era o material básico para produção de lubrificante caracterizado por cadeias de hidrocarboneto mais longas (comprimentos de cadeia de carbono de 20 e acima) e massa molecular mais alta, em comparação aos combustíveis de motor (vide Tabela 1).

Em contraste com os requisitos para a produção ótima dos produtos primários de petróleo, tais como combustíveis de motor, um papel importe no processamento do HTRC para o fornecimento de lubrificantes é realizado apela polimerização induzida com radiação, que reduz o teor de monoolefinas na fração contendo lubrificante e atenua sua oxidação. O depósito de polímero pesado que se forma durante o processamento com HTRC é o resultado, em parte da alta capacidade de absorção de tais compostos. A intensa polimerização da olefina combinada com a absorção induzida com radiação causa liberação eficiente da fração contendo lubrificante dos piches, asfaltenos, impurezas mecânicas, caso disponíveis e extração fácil adicional dos lubrificantes purificados. A combinação de taxas altas de destruição e polimerização de olefina são providas por processamento com HTRC, em temperaturas maiores que a temperatura característica para o início do HTRC, em condições favoráveis para o desenvolvimento de processos não destrutivos ativados termicamente.

Esse exemplo mostra que a variação dos parâmetros de irradiação, tais como, porém não limitados á temperatura, taxa de dose ponderada com o tempo, dose total e carga de alimentação de petróleo, sujeitos ao fenômeno básico de processamento com HTRC permite o controle do comprimento necessário da cadeia de hidrocarboneto e provê tipos diferentes de produtos obtidos da mesma carga de alimentação. Exemplo 3

Nesse exemplo, um óleo bruto de alta viscosidade (viscosidade V20 = 2200 cCt, densidade p20 = 0,95 g/cm3, teor considerável de enxofre (cerca de 2% em peso) e vanádio (100- 12 0 μg/g) ) foi empregado como uma carga de alimentação de petróleo e foi processado empregando LTRC conforme descrito acima, empregando os seguintes parâmetros: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) empregando elétrons com uma energia de 3,20xl0~19 MJ nas condições estáticas (significando nenhum fluxo de carga de alimentação de petróleo e nenhum borbulhamento de ar ionizado ou vapor de água) a uma temperatura de 2500C e uma taxa de dose ponderada com o tempo de 10 kJ/kg/s para uma dose de elétrons total absorvida de l,8MJ/kg . Os resultados são ilustrados nas figuras 5A e 5B. A figura 5A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional da carga de alimentação de petróleo, conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara) e a figura 5B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras). A carga de alimentação de petróleo tratada continha 95% (em peso) da fração de líquidos e 5% (em peso) de gases, com a fração gasosa compreendendo 10,5% (em peso) de hidrogênio, 32,5% (em peso) de metano, 18% (em peso) de etano, 10% (em peso) de butano, 15% (em peso) de etileno, 8% (em peso) de propileno, 6% (em peso) de olefinas e outros gases.

Conforme pode ser visto nas figuras 5A e 5B, o rendimento de frações de hidrocarboneto mais leves (isto é cadeia curta) (indicadas pelo número mais baixo de átomos de carbono na molécula, figura 5A e pontos de ebulição mais baixos, figura 5B) é aumentado e o rendimento das frações de hidrocarboneto mais pesadas (isto é, cadeia mais longa e resíduo) é diminuído. Os pontos de ebulição de alguns produtos primários de petróleo obtidos são listados na Tabela 1. Como resultado do processamento com LTRC, os rendimentos das frações com pontos de ebulição inferiores a 3500C aumentaram de 43% (em peso) em uma carga de alimentação de petróleo a 55,3% (em peso) na carga de alimentação de petróleo tratada. Após LTRC, a concentração de enxofre total na gasolina e as frações de querosene (início da ebulição em 250°C) foi inferior a 0,1% (em peso). As distribuições obtidas dos compostos contendo enxofre mostraram que o processo com LTRC causa transformação desses compostos contendo enxofre devido às rações de oxidação induzidas com radiação com ar ionizado. Isso resulta na "limpeza" dos combustível de motor em razão da concentração mais alta de enxofre no resíduo pesado de LTRC (evaporação das frações em temperaturas superiores a 450°C) .

O número de octano da fração de gasolina extraída do produto total (início de ebulição a 180°C) foi de 84. Medições semelhantes do número de octano na gasolina extraída da carga de alimentação de petróleo original resultaram no valor de 67.

Exemplo 4

Nesse exemplo, outro tipo de óleo bruto com alta viscosidade foi empregado como uma carga de alimentação de petróleo (viscosidade V20 = 496 cCt, densidade p20 = 0,92 g/cm3, concentração de enxofre - 1,4% (em peso). Seu teor fracional é caracterizado pela curva escura na figura 6A e colunas escuras na figura 6B. A carga de alimentação de petróleo foi processada empregando CRC, conforme descrito acima empregando os seguintes parâmetros: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 3 με e freqüência do pulso de 60 s-1) empregando elétrons com uma energia de l,12xl0~18 MJ em condições não estáticas (isto é, com destilação da carga de alimentação sob to feixe de elétrons e borbulhamento de ar ionizado, em relação à carga de alimentação de petróleo durante processamento com radiação dentro recipiente do reator) a uma temperatura de 170°C e uma taxa de dose ponderada com o tempo de 2,7 kJ/kg/s para uma dose de elétron total absorvida de 3 00 kJ/kg .

Os resultados são ilustrados nas figuras 6A e 6B. A figura 6A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional da carga de alimentação de petróleo, conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara) e a figura 6B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras) . Como com os resultados nas figuras 5A e 5B, o processamento com CRC resultou em um aumento no rendimento de frações de hidrocarboneto mais leves (isto é, cadeias curtas) (indicado pelo número menor de átomos de carbono na molécula, figura 6A, e pontos de ebulição mais baixos, figura 6B) e uma diminuição no rendimento de frações de hidrocarboneto mais pesadas (isto é, cadeia mais longa e resíduo). Adicionalmente, os resultados do Exemplo 4 mostram que o borbulhamento da carga de alimentação de petróleo com ar ionizado permite aproximadamente o mesmo tipo conversão da carga de alimentação de petróleo (compare aos resultados do Exemplo 3 aos do Exemplo 4) empregando uma dose seis vezes mais baixa (300 kJ/kg em comparação aos 1.800 kJ/kg no Exemplo 2) em uma taxa de dose consideravelmente menor (2,7 kJ/kg/s em comparação aos 10 kJ/kg/s no Exemplo 2).

Exemplo 5

Nesse exemplo, a mesma carga de alimentação de petróleo foi empregada, conforme descrito no Exemplo 3. Novamente, uma carga de alimentação de petróleo foi processada empregando LTRC conforme descrito acima empregando os parâmetros que se seguem: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) empregando elétrons com uma energia de 3,20xl0"19 MJ em condições não estáticas (isto é com destilação da carga de alimentação sob o feixe de elétrons e borbulhamento de ar ionizado, em relação à carga de alimentação de petróleo durante processamento de radiação dentro do recipiente do reator) a uma temperatura de 220°C e a taxa de dose ponderada com o tempo de 10 kJ/kg/s para a dose de elétron total absorvida de 2 6 kJ/kg . Os resultados são ilustrados nas figuras 7A e 7B. A figura 7A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional da carga de alimentação de petróleo, conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara) e a figura 7B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras).

Conforme pode ser visto nas figuras 7A e 7B, as alterações nos teores fracionais da carga de alimentação de petróleo sob as condições do Exemplo 5 foram mais pronunciadas, especialmente nas frações possuindo pontos de ebulição inferiores a 300°C. Além disso, processamento com LTRC sob as condições do Exemplo 5 resulta em liquidação praticamente completa do resíduo pesado com a temperatura de ebulição superior a 450°C. Esse aumento na conversão correu mesmo se a dose total absorvida fosse significativamente diminuída na mesma taxa de dose, em comparação ao Exemplo 3. A taxa experimentalmente observada foi de aproximadamente 4,9 s"1. Essa taxa de reação foi aproximadamente 63% maior que a taxa de reação de craqueamento da molécula de hidrocarboneto observada em uma temperatura de 400°C e a taxa de dose de 4 kJ/kg/s para a mesma carga de alimentação de petróleo.

A comparação com o Exemplo 4 mostra que um aumento na taxa de dose (10 kJ/kg/s em comparação aos 2,7 kJ/kg/s no Exemplo 4) e temperatura de processamento (220°C em comparação a 170°C no Exemplo 4) permitiu aproximadamente o mesmo grau de conversão da carga de alimentação de petróleo empregando uma dose total de 11,5 vezes menor (26 kJ/kg em comparação aos 300 kJ/kg no Exemplo 4).

A taxa de dose nesses dois exemplos é igual ao fator

S = Dl = (Pl) exp. (Η T1-T2)

D2 (P2) ( T1T2 )

Onde H é a energia de ativação para difusão de radicais leves nos hidrocarbonetos (H = 8,4 kJ/mol) e índices 1 e 2 se refere aos valores das quantidades em dois experimentos diferentes. Substituindo-se os valores da taxa de dose e as temperaturas nos Exemplos 4e5, S= 11,3o que corresponde à taxa de dose experimental. Assim, os dados fornecidos nesses exemplos estão de acordo com os conceitos revelados na presente revelação e mostram que os mesmos processos são válidos para os dois tipos de óleo bruto altamente viscoso usado como carga de alimentação de petróleo nos Exemplos 4 e 5.

Exemplo 6

Nesse exemplo, a mesma carga de alimentação de petróleo foi empregada conforme descrito no Exemplo 3. 0 Exemplo 6 compara a dependência da taxa de craqueamento da molécula de hdrocarboneto inicial, W, na taxa de dose, P, da irradiação de elétron a 400°C (para RTC) e 220°C (para LTRC).

Os resultados são mostrados na figura 8.

De acordo com a teoria aceita geralmente de craqueamento térmico com radiação [2] , a taxa de propagação de craqueamento termicamente ativado W é proporcional ao fator P1/2 exp. (-E/kT) . 0 valor da energia de ativação para propagação de cadeia, E, característica para hidrocarbonetos é de 250 kJ/mol. Portanto, a obtenção da mesma taxa de craqueamento a 220°C requereria aumento da taxa em exp. (2E(T1-T2))« de 51,550 vezes (T1/T2). Portanto, a obtenção de uma taxa de craqueamento de molécula de hidrocarboneto semelhante a uma temperatura de 220°C seria para todos os fins impraticável.

A figura 8 mostra que essa teoria geralmente aceita não é acertada. Por exemplo, a uma temperatura de 400°C e a taxa de dose de irradiação de elétron de 4 kJ/kg/s, a taxa de craqueamento de molécula de hidrocarboneto observada é de 3 s"1. A figura 8 mostra que a mesma taxa de craqueamento da molécula de hidrocarboneto é de 3 s"1 podendo ser obtida quando se emprega métodos de LTRC da presente revelação, a uma temperatura de 220°C e a taxa de dose de 7,5 kJ/kg/s, que é apenas 1,9 vezes maior que a taxa de dose necessária, empregando-se RTC a uma temperatura de 400°C.

Exemplo 7

Nesse exemplo, a mesma carga de alimentação de petróleo foi empregada conforme descrito no Exemplo 3. A carga de alimentação de petróleo foi processada empregando CRC conforme descrito, empregando os parâmetros que se seguem: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 5 μΞ e freqüência do pulso de 200 s"1) empregando elétrons com uma energia de 3,20xl0"19 MJ em condições estáticas a temperatura de 50°C, a taxa de dose ponderada com o tempo de 36-4 0 kJ/kg /s e uma dose total absorvida de 320 kJ/kg . Os resultados são ilustrados nas figuras 9A e 9B. A figura 9A revela os resultados como alterações no conteúdo fracional conforme determinado pelo número de átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara) e a figura 9B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras). A comparação dos dados cromatográficos na figura 9A mostra que o processo CRC causa alterações consideráveis nos teores fracionais da carga de alimentação de petróleo não tratada versus tratada. Notavelmente, após o processamento com CRC a concentração de frações pesadas (representadas pela fração possuindo moléculas com mais de 27 átomos de carbono e pontos de ebulição superiores a cerca de 400°C) diminui e o peso molecular médio do componente nos vários teores das frações se torna consideravelmente inferior, indicando que produtos com cadeias de hidrocarboneto menores foram formados.

Os efeitos do processamento com CRC foram a diminuição no teor de resíduo pesado e aumento na concentração de frações leves, que incluem vários tipos de combustíveis primários entre outros componentes. 0 grau de conversão da carga de alimentação de petróleo foi definido convencionalmente por alterações na concentração dos resíduos pesados que evaporaram em temperaturas superiores a 450°C. Nesse exemplo, o grau de conversão da carga de alimentação de petróleo alcançou 47% (em peso) após 9 segundos de processamento com radiação; a taxa de conversão foi 5,2% por segundo. Exemplo 8

Nesse exemplo, a mesma carga de alimentação de petróleo foi empregada conforme descrito no Exemplo 3. A carga de alimentação de petróleo foi processada usando CRC, conforme descrito empregando os parâmetros que se seguem: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) empregando elétrons com uma energia de 3,20xl0~19 MJ em condições estáticas a temperatura de 30°C, a taxa de dose ponderada com o tempo de 14 kJ/kg/s e uma dose absorvida total de 450 kJ/kg .

Em uma das operações experimentais, 1,5% em peso de metanol foram adicionados à carga de alimentação antes do dito tratamento. O conteúdo fracional do produto líquido de processamento da carga de alimentação nas ditas condições, sem adição de metal e com metanol adicionado à carga de alimentação antes da irradiação com elétron são comparados na figura 10.

A figura 10 mostra que o grau de conversão da carga de alimentação e o conteúdo de hidrocarboneto do produto líquido podem ser propositadamente alterados por empregado de aditivos especiais. A adição de metanol resulta em conversão mais profunda da fração ebulindo na faixa de 350-450°C. No caso de adição do metal, o grau de conversão é um pouco menor para o resíduo pesado ebulindo em temperaturas superiores a 450°C. Contudo, os rendimentos totais das frações leves que evaporam abaixo de 350°C aumenta quase duas vezes quando 1,5% em peso de metanol são adicionados.

Exemplo 9

Nesse exemplo, a carga de alimentação de petróleo é uma carga de alimentação de petróleo pesada, o betume. 0 betume, em seu estado bruto, é um óleo semelhante ao asfalto, preto, que possui uma consistência semelhante aos melaços. A densidade das amostras de betume estava na faixa de 0,97-1,00 g/cm3: a massa molecular era de 400-500 g/mol; viscosidade cinemática a 50°C estava na faixa de 1,7-1,8 cm2/s; a concentração de enxofre era de 1,6-1,8% (em peso). 0 betume não pode ser empregado diretamente na maioria das operações de refino convencionais e requer aperfeiçoamento para produzir um produto útil. De fato o betume é tão viscoso que não pode ser transportado através de tubulações sem ser aperfeiçoado ou diluído. A carga de alimentação de petróleo de betume é processada empregando CRC, com os parâmetros que se seguem: modo de irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) empregando elétrons com uma energia de 3,20xl0~19 MJ em condições estáticas a temperatura ambiente de 50°C, a taxa de dose ponderada com o tempo de 20-37 kj/kg/s e a dose absorvida total de radiação de 3 60 kJ/kg . A dose absorvida total de radiação depende do tempo de exposição da carga de alimentação de petróleo à radiação. As amostras da carga de alimentação de petróleo foram examinadas antes do processamento com CRC e após 18 segundos de exposição ao feixe de elétrons durante o processamento com CRC (dose de elétron total absorvida igual a 360 kJ/kg ) e cromatogramas foram preparadas.

Os resultados são mostrados na figura 11. Na figura -11, os resultados são mostrados como alterações no conteúdo fracional (conforme determinado por faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras). A figura 11 mostra que embora o grau de conversão da carga de alimentação de betume é algo menor que o observado após processamento das cargas de alimentação de petróleo compreendendo cadeias de hidrocarboneto mais leves (vide os Exemplos 3-7), o processamento com CRC alterou significativamente o comprimento da cadeia de hidrocarboneto no conteúdo fracional da carga de alimentação de betume. Conforme pode ser visto na figura 11, a exposição ao feixe de elétrons conduz a um aumento na quantidade de produtos de hidrocarboneto de cadeia mais curta, conforme indicado pelo aumento nos componentes nas frações de ponto de ebulição mais baixos. Conforme demonstrado nos Exemplos 3-7, o conteúdo das frações de hidrocarboneto mais pesadas foi reduzido após o processamento com CRC.

A concentração do enxofre total nas frações que compõem os combustíveis de motor (frações que evaporam em temperaturas inferiores ou 350°C) diminuem mais de duas vezes após processamento com CRC, em comparação à concentração de enxofre nos produtos de destilação térmica primária da carga de alimentação de betume original.

O grau conversão da carga de alimentação de petróleo foi determinado conforme descrito no Exemplo 7. Nesse exemplo, o grau de conversão da carga de alimentação de petróleo aumenta proporcionalmente em relação ao tempo de exposição, alcançando 45% da conversão (em massa) após 18 segundos de processamento com radiação; a taxa de conversão sendo de 2,5% por segundo.

O equilíbrio elementar do produto total de processamento por radiação de betume é mostrado na Tabela 5. A Tabela 5 mostra que a água presente na parte orgânica do betume compensa a deficiência do hidrogênio. A formação de hidrocarbonetos leves nas reações descritas aqui requer concentrações de hidrogênio aumentadas nas frações leves. Nas cargas de alimentação de petróleo pesadas, tais como, porém não limitado ao betume, os rendimentos das frações pesadas são limitados pelas taxas de C/H altas. Rendimentos altos de frações leves após processamento com radiação de tal carga de alimentação de petróleo extremamente alta é possível, devido à água originalmente presente ou adicionada especialmente ao betume. Nesse exemplo, a carga de alimentação de petróleo contém 6% de água (em peso).

Exemplo 10

Nesse exemplo, dois tipos de carga de alimentação de petróleo foram usados: a primeira carga de alimentação era conforme descrito no Exemplo 3 (Amostra 1) e a segunda carga de alimentação era conforme descrito no Exemplo 4 (Amostra 2) . A amostra 1 foi processada usando CRC conforme descrito acima empregando os parâmetros que se seguem: modo de irradiação contínua empregando elétrons com uma energia de 3,20x10^-19 MJ em condições estáticas a uma temperatura de 50°C e uma taxa de dose ponderada com o tempo de 80 kJ/kg/s. A amostra 2 foi processada nas mesmas condições, porém empregando a taxa de dose ponderada com o tempo de 120 kJ/kg /s. A dose absorvida total de radiação depende do tempo de exposição da carga de alimentação de petróleo à radiação. Para a figura 12A (Amostra 1) a dose absorvida total de radiaç ao foi de 100 kJ/kg ; para a figura 12B (Amostra 2) a dose absorvida total de radiação foi de 50 kJ/kg .

Os resultados são mostrados na figura 12A para a Amostra 1 e na figura IlB para a Amostra 2. Nas figuras 12A e 12B, os resultados são mostrados como alterações no conteúdo fracional (conforme determinado pelas faixas de ponto de ebulição) da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras) nos pontos de tempo indicados.

A comparação das figuras 12A e 12B mostra que proximamente o mesmo grau de conversão de óleo (cerca de 50% em peso) pode ser obtida na taxa de dose de 80 kJ/kg/s e dose total de 100 kJ/kg ou na taxa de dose de 120 kJ/kg/s e dose total de 50 kJ/kg. De acordo com a dependência da reação de craqueamento na taxa de dose característica para o processo da presente revelação, a taxa dessas duas doses deve ser de (120 kJ/kg/s/80 kj/kg/s)3/2 que é proximamente igual a 1,8. Portanto, a taxa de dose experimentalmente observada está de acordo com os conceitos providos na presente revelação.

A figura 13 mostra o grau de conversão da carga de alimentação de petróleo como uma função do tempo de irradiação para a Amostra 1. Nesse exemplo, o grau de conversão da carga de alimentação de petróleo aumenta proporcionalmente em relação ao tempo de exposição, alcançando cerca de 50% de conversão (em peso) após 3 segundos de processamento com radiação; a taxa de conversão é de cerca de 17% por segundo. Resultados semelhantes foram obtidos para a Amostra 2. Para ambos os tipos de cargas de alimentação de petróleo, essas dependências são semelhantes.

Isso confirma que o processo com CRC é geralmente aplicável a uma variedade de cargas de alimentação de petróleo.

Exemplo 11

Nesse exemplo, a carga de alimentação de petróleo é óleo combustível (p20= 0,95 g/cm3 (13,5 API), μ100 = 9cst, Stotal = 2,9% em peso, ponto de derramamento = -28°C, capacidade de cozimento 14,2%). A carga de alimentação de petróleo foi pré-aquecida a 150°C (o aquecimento não foi mantido durante CRC, que foi realizada a 50°C) e irradiada no modo CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo de 60,1 kg/hr em uma camada de 2 mm de espessura) empregando os parâmetros que se seguem: irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s-1) empregando elétrons com energia de 3,20xl0-19 MJ na taxa de dose ponderada com o tempo de 6 kJ/kg/s. A carga de alimentação foi borbulhada continuamente com ar ionizado fornecido ao reator durante processamento com radiação. A dose absorvida total de radiação depende de tempo de exposição da carga de alimentação de petróleo à radiação. Para a figura 14 a dose absorvida total de radiação foi de 1,6 kJ/kg.

Nesse exemplo, a dose limitante de irradiação conforme definido pela estabilidade dos produtos primários de petróleo e a taxa da reação de craqueamento foram reguladas por pré-aquecimento da carga de alimentação e fornecimento contínuo de ar ionizado ao reator.

Como resultado do processamento com CRC, conforme descrito nesse exemplo, o grau de conversão da carga de alimentação, definido conforme descrito no Exemplo 7, alcançou 53% após irradiação com a dose de 1,6 kJ/kg (figura 14). 0 mesmo resultado seria obtido nas condições estáticas (vide Exemplo 9) em uma dose total absorvida cerca de 60 vezes maior e a taxa de dose de cerca de 15-20 vezes maior em comparação aos parâmetros de irradiação usados nesse exemplo.

Exemplo 12

Nesse exemplo, a carga de alimentação de petróleo era óleo de alta viscosidade, conforme descrito in Exemplo 3. A carga de alimentação foi pré-aquecida IlO0C e irradiada no modo CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo linear média de 20 cm/s em uma camada de 2 mm de espessura) empregando os parâmetros que se seguem: irradiação pulsante (largura do pulso de 5 μs e freqüência do pulso de 200 s"1) empregando elétrons com energia de 3,20xl0"19 MJ na taxa de dose ponderada com o tempo de 6 kJ/kg/s. Pré-aquecimento da carga de alimentação foi necessário para abaixar a viciosidade do óleo e a taxa maior de sua passagem sob o feixe de elétrons em uma camada fina. A dose absorvida total de radiação depende do tempo de exposição da carga de alimentação de petróleo à radiação. Para a figura 15 a dose absorvida total de radiação foi de 10-60 kJ/kg .

A carga de alimentação de petróleo não foi aquecida durante irradiação. A temperatura do produto líquido acumulado no tanque de recepção após processamento foi de 30- 40°C. Os produtos foram analisados em 3-10 horas após processamento.

A figura 15 mostra que o grau da conversão do óleo, conforme definido no Exemplo 7, foi de cerca de 4 8% na dose de 10 kJ/kg e alterou lentamente com a dose alcançando 52% do valor da dose de 60 kJ/kg .

Contudo, os produtos primários de petróleo obtidos por irradiação com doses totais absorvidas superiores a 10 kJ/kg eram instáveis; seu conteúdo de hidrocarboneto alterou em um modo dependente do tempo com doses totais maiores absorvidas de irradiação. Os produtos líquidos de petróleo primários de CRC obtidos por irradiação com a dose absorvida total de lOkJ/kg a 6kJ/kg/s demonstraram alta estabilidade (figura 16). A figura 16 ostra que seu teor de hidrocarboneto não alterou após 3 0 dias de exposição.

Nesse exemplo, a dose absorvida total de 10 kJ/kg é a dose limitante de irradiação e limita a estabilidade do produto. A figura 17 mostra que ela também limita os rendimentos dos produtos de petróleo primários estáveis. Cada dose absorvida total maior indicada na figura 17 foi obtida por fracionamento da dose. Uma parte do produto líquido foi retirada para análise após cada uma das irradiações subsequentes. Os produtos de petróleo primários, líquidos obtidos por irradiação com a dose total de 10 kJ/kg são característicos para a maior concentração no produto de petróleo primário total e estabilidade mais alta. Para obter rendimentos de frações leves ainda mais altos, outras condições de irradiação (a taxa de dose, tratamento externo para alterações na estrutura original da carga de alimentação ou a forma de suprimento da carga de alimentação ao reator) podem também ser variadas.

Exemplo 13

Nesse exemplo, a carga de alimentação de petróleo era óleo bruto de alto teor de parafina (Densidade p20 = 0,864 g/cm3 (32 API) , μ50 = 18,8 mm2/s, Stot = < 1,0% em peso, ponto de derramamento - 29°C, Asfaltenos e resinas - 18%, parafinas - 20% e capacidade de cozimento - 3,5%). Óleos brutos de alto teor de parafina são caracterizado por temperatura de solidificação alta. 0 processamento com radiação desse tipo de óleo é dirigido a permitir o transporte de longa distância dessa carga de alimentação de petróleo através de tubulações em diferentes condições climáticas sem aplicação de um sistema complicado e caro para aquecimento do óleo por toda a distância de transporte. Em conjunto com o alto teor de parafinas pesadas, a carga de alimentação de petróleo de óleo bruto com alto teor de parafina considerada nesse exemplo é caracterizada por altas concentrações de piche e asfaltenos.

A carga de alimentação de petróleo foi pré-aquecida a 35°C e irradiada no modo CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo de 3 0 kg/hora em uma camada de 2 mm de espessura) empregando os parâmetros que se seguem: irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s-1) empregando elétrons com energia de 3,20xl0-19 MJ na taxa de dose ponderada com o tempo de 5,2 kJ/kg/s. A dose absorvida total de radiação depende do tempo de exposição da carga de alimentação de petróleo à radiação.

A figura 18 ilustra o conteúdo fracional do processamento com CRC dos produtos de óleo com alto obtidos nas condições de fluxo para diferentes doses de irradiação. A mesma mostra que o grau de conversão maior e os rendimentos maiores das frações leves são obtidos após processamento com CRC com a dose absorvida total de 8,5 kJ/kg. Um aumento em uma dose absorvida total de 10 kJ/kg não apenas reduz os rendimentos de frações leves, porém também degrada a estabilidade dos produtos de petróleo primários, líquidos devido ao acúmulo do resíduo de polimerização reativo. Semelhante ao Exemplo 10, para o óleo de alto teor de viscosidade, a dose limitante ou irradiação conforme definido pelos rendimentos de produto e estabilidade é de cerca de 10 kJ/kg para as dadas condições de processamento com CRC.

O aquecimento do óleo com alto teor parafínico para temperaturas características altas para RTC provoca ativação térmica de polimerização intensa que reduz os rendimentos das frações leves e tornar as mesmas instáveis. Portanto, o processamento com CRC em taxas de dose aumentadas é mais eficaz e profícuo para o aperfeiçoamento do óleo com alto teor parafínico ou processamento profundo em escalas industriais.

Exemplo 14

Nesse exemplo, a carga de alimentação era óleo combustível com alto teor de parafina, que é um produto da destilação primária de óleo bruto com alto teor de parafina (densidade ρ20= 0,925 g/cm3 (21 API), teor de enxofre < 1% em peso, ponto de derramamento + 45°C, capacidade de cozimento 6,8% e viscosidade cinética a 80°C 16,8 cSt). Esse tipo de carga de alimentação de petróleo é especialmente difícil para métodos tradicionais de processamento de óleo em razão da presença de parafinas moleculares altas, que resultam em um ponto de derramamento muito alto (+45°C).

A carga de alimentação foi pré-aquecida a 600C e irradiada no modo CRC nas condições de fluxo (com a taxa de fluxo de 3 0 kg/hora em uma camada de 2 mm de espessura) empregando os parâmetros que se seguem: irradiação pulsante (largura do pulso de 5 με e freqüência do pulso de 200 s"1) empregando elétrons com energia de 3,20xl0~19 MJ na taxa de dose ponderada com o tempo de 5,2 kJ/kg/s. A dose de irradiação foi de 24 kJ/kg . Além disso, o processamento com CRC foi também realizado usando os parâmetros acima no modo estático, na taxa de dose média com o tempo de 20 kJ/kgs"1. A dose de irradiação foi de 3 00 kJ/kg .

A comparação das eficiências do processamento com CRC no fluxo e condições estáticas é fornecida na figura 19. A comparação mostra que as condições de fluxo fornecem um efeito consideravelmente maior em comparação às condições estáticas, mesmo em doses totais mito menores e taxas de dose de irradiação de elétron. Nas condições de fluxo, um aumento na taxa de dose de até 2 0 kJ/kgs"1 causará um aumento quase seis vezes maior da conversão da carga de alimentação de petróleo.

Exemplo 15

Nesse exemplo, a mesma carga de alimentação de petróleo foi empregada conforme descrito no Exemplo 3 e os parâmetros usados foram conforme estabelecido no Exemplo 10 para a Amostra 1, com a diferença de que ao invés das condições estáticas, a carga de alimentação de petróleo foi atomizada dentro do recipiente do reator e foi irradiada em uma forma dispersa até a dose de 3,2 kJ/kg.

Os resultados são mostrados nas figuras 20A e 20B. A figura 20A ilustra os resultados como alterações no conteúdo fracional, conforme determinado pelo número átomos de carbono em uma molécula da carga de alimentação de petróleo antes (linha mais escura) e após tratamento (linha mais clara) e a figura 20B revela os resultados como alterações nas faixas de ponto de ebulição da carga de alimentação de petróleo antes (barras mais escuras) e após tratamento (barras mais claras). Conforme pode ser visto nas figuras 2OA e 20B, o rendimento de frações de hidrocarboneto mais leves (isto é cadeia curta) (indicado pelo número menor de átomos de carbono na molécula, figura 20A, e pontos de ebulição mais baixos, figura 20B) é aumentado e o rendimento das frações de hidrocarboneto mais pesadas (isto é cadeia longa e resíduo) é diminuído. Nesse exemplo, a taxa de conversão aumentou mais de 50 vezes quando comparada à taxa observada no Exemplo 10. Adicionalmente, um grau de conversão de 8 0% é obtido nesse exemplo, a uma dose de 3,2 kJ/kg que corresponde aos requisitos comerciais para processamento com radiação altamente econômico. A taxa de conversão é 1,25% em peso por milisegundo.

Tabela 1

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Tabela 2 - Comparação dos diferentes tipos de craqueamento iniciado

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Tabela 4

Tabela - Características do liibrificante básico produzido por processamento com radiação do óleo combustível

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REFERÊNCIAS

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2. Topchiev Α. V., Polak L.S. Radiolysis of Hydrocarbons. Moscow, Publ. Acad. Sei. USSR, 1962, 205 pp.; Topehiev Α. V. Radiolysis of Hydroearbons. El. Publ. Co., Amsterdã-Londres-New-York, ρ. 232.

3. RU 2087519 Cl; Method for Process of condensed hydrocarbonos; Gafiatullin R.R., Makarov I.E, Ponomarev A.V. , Pokhipo S.B., Rygalov V.A., Syrtlanov A.Sh., Khusainov B.Kh.

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5. KZ B 11 4676; Method for oil e oil resídua refining; Nadirov N.K., Zaikin Yu.A., Zaikina R.F., Al-Farabi Kazakh National University

6. Zaykin Yu.A., Zaykina R.F., Mirkin G. On energetics of hydrocarbon chemical reactions by ionizing radiation. Radiat. Phys Chem., 2003, v. 67/3-4, pp. 305-309.

Claims

1. Método de tratamento de uma carga de alimentação de petróleo por iniciação de uma reação de craqueamento propriamente sustentada de taxa alta, na carga de alimentação de petróleo para gerar uma carga de alimentação de petróleo tratada, dito método caracterizado pelo fato de que compreende sujeição da carga de alimentação de petróleo à irradiação ionizante, onde a carga de alimentação de petróleo é submetida a uma taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo, de pelo menos cerca de 5,0 kJ/kg/s, uma dose de irradiação total absorvida de pelo menos cerca de 0,1 kJ/kg e onde a temperatura da carga de alimentação de petróleo durante o tratamento com irradiação é inferior a cerca de -350°C, onde o tratamento com irradiação resulta no aumento no rendimento químico com radiação das frações leves que evaporam a 4500C e uma diminuição no resíduo pesado que para a ebulição acima de 450°C.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de alimentação de petróleo está fluindo durante a irradiação.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo é de cerca 15 kJ/kg/s ou superior, a dose de irradiação total absorvida é cerca de 1,0 a cerca de -10,0 kJ/kg e a temperatura da carga de alimentação, durante a irradiação, é de cerca de 200°C a cerca de 350°C.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo é de 15 kJ/kg/s ou superior, a dose de irradiação total absorvida é cerca de 1,0 a cerca de 10,0 kJ/kg e a temperatura da carga de alimentação é inferior a cerca de é inferior a 200°C.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a profundidade do fluxo da carga de alimentação de petróleo durante a irradiação está entre 0,5 mm e 10 cm.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo é de pelo menos cerca de 10 kJ/kg/s.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a taxa de dose de irradiação ponderada com o tempo é de pelo menos cerca de 15 kJ/kg/s.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura da carga de alimentação de petróleo durante a irradiação é inferior a cerca de 200°C.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a temperatura da carga de alimentação de petróleo durante a irradiação é inferior a cerca de 100°C.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a irradiação ionizante é provida pelos elétrons.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os elétrons possuem uma energia de cerca de l,60xl0"19 a cerca de l,60xl0~18 MJ.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tratamento por irradiação prove um rendimento químico com radiação das frações leves de pelo menos cerca de 10 moléculas/l, 60xl0"17 J.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o tratamento por irradiação provê um rendimento químico com radiação das frações leves de pelo menos cerca de 100 moléculas/l, 60xl0~17 J.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão durante o tratamento por irradiação está na faixa da pressão atmosférica a cerca de 0,3 0 MPa.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, tratamento térmico, mecânico, acústico, ou eletromagnético da carga de alimentação de petróleo antes do tratamento com irradiação, durante o tratamento com irradiação ou ambos antes e durante o tratamento com irradiação.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, tratamento da carga de alimentação de petróleo com um agente antes ou durante o tratamento com irradiação, o agente sendo selecionado do grupo consistindo em água ionizada, água, vapor, ozônio, oxigênio, hidrogênio, metanol e metano.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, borbulhamento do vapor de água ou ar ionizado através da carga de alimentação de petróleo antes ou durante o tratamento com irradiação.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de sujeição compreende injeção da carga de alimentação de petróleo a um recipiente de reação em uma forma dispersa.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de alimentação de petróleo é selecionada do grupo consistindo em óleo bruto, óleo bruto pesado altamente viscoso, óleo bruto com alto teor de parafina, óleo combustível, alcatrão, resíduos pesados de processamento do óleo, resíduos de extração do óleo, betume e produtos de óleo usados.

20. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dose absorvida total é inferior à dose de limitação da irradiação, conforme definido pela estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada, a dose limitante de irradiação e a taxa de reação da carga de alimentação de petróleo tratada sendo regulada por uma variação na taxa de dose ponderada com o tempo, um parâmetro de condição de fluxo, uma modificação estrutural ou química opcional da carga de alimentação de petróleo ou uma combinação dos precedentes.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a estabilidade da carga de alimentação de petróleo tratada é determinada por referência às alterações de pós-tratamento na concentração de frações leves dentro da carga de alimentação de petróleo tratada.