BRPI0707237A2 - sistema de integração de calor, processo para separar fluxo bifásico a partir de um reator, sistema de controle para controlar um sistema de integração de calor, e, uso do sistema de integração de calor, separador ou sistema de controle - Google Patents

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Geel Cees Van
Elin Margit Kristina Josefsson
Gerrit Konijn
Hugo Gerardus Polderman
Arthur Willibrordus Titus Rots
Anton Pieter Westerink
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Shell Int Research
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Abstract

SISTEMA DE INTEGRAçãO DE CALOR, PROCESSO PARA SEPARAR FLUXO BIFáSICO A PARTIR DE UM REATOR, SISTEMA DE CONTROLE PARA CONTROLAR UM SISTEMA DE INTEGRAçãO DE CALOR, E, USO DO SISTEMA DE INTEGRAçãO DE CALOR, SEPARADOR OU SISTEMA DE CONTROLE é descrito um sistema de integração de calor para remover calor de reação de um Reator EC-I e gerar líquido resfriado para uso por uma ou mais Unidades Consumidoras, em um processo catalítico para produzir EC a partir de EO para conversão em MEG, em que o sistema compreende umResfriador do Reator EC-I adequado para remover calor de um Reator EC-I, um Circuito Intermediário que fica em comunicação com o Resfriador do Reator e com uma Unidade de Refrigeração de absorção, e que é adequado para conduzir líquido Intermediário entre eles, a unidade de Refrigeração de absorção sendo adequada para gerar líquido resfriado, e um circuito de líquido resfriado adequado para conduzir líquido resfriado gerado na Unidade de Refrigeração de absorção para uso por uma ou mais Unidades Consumidoras, o sistema sendo de maneira tal que a Unidade de Refrigeração de absorção use calor gerado no Reator EC-I para gerar líquido resfriado para o circuito de líquido resfriado e Unidade(s) Consumidora(s), em que o sistema compreende adicionalmente um Resfriador de Parada que tem uma fonte de resfriamentoindependente que é adequada, alternativamente ou adicionalmente à Unidadede Refrigeração de absorção, para remover calor do Reator EC-I, e em que o sistema compreende adicionalmente uma fonte reserva independente de líquido resfriado que é adequada, alternativamente ou adicionalmente à Unidade de Refrigeração de absorção, para gerar líquido resfriado para servir a uma ou mais Unidades Consumidoras; um sistema de controle para uso no sistema de integração de calor; um separador bifásico para separar fluxo bifásico em uma retirada lateral do Reator EC-I em um primeiro compartimento que fornece líquido recielado para o EC-I, e um segundo compartimento que fornece um fluxo bifásico a um segundo Reator EC EC-2, de maneira tal que o fluxo bifásico para o Reator EC-2 seja estável, o separador sendo adequado para uso no processo e no sistema de integração de calor; seus métodos correspondentes; e os usos do sistema e separador em uma unidade de EO/etileno glicol (EG).

Description

"SISTEMA DE INTEGRAÇÃO DE CALOR, PROCESSO PARASEPARAR FLUXO BIFÁSICO A PARTIR DE UM REATOR, SISTEMADE CONTROLE PARA CONTROLAR UM SISTEMA DE INTEGRAÇÃODE CALOR, E, USO DO SISTEMA DE INTEGRAÇÃO DE CALOR,SEPARADOR OU SISTEMA DE CONTROLE"
Campo Da Invenção
A presente invenção diz respeito a: um sistema para integraçãode calor em um processo para produzir carbonato de etileno (EC) a partir deóxido de etileno (EO) para conversão em monoetileno glicol (MEG); umsistema de controle para uso no sistema de integração de calor; um separadorbifásico para uso no processo e no sistema de integração de calor; seusmétodos correspondentes; e os usos do sistema e separador em uma unidadede EO/etileno glicol (EG).
Fundamentos Da Invenção
EG é produzido pela reação de EO, produzindo MEG como oproduto principal. MEG é predominantemente usado para a fabricação defibras de poliéster, poli(tereftalato de etileno) (PET) e, em uma menorquantidade, nos sistemas de resfriamento de veículos motorizados onde eleserve como anticongelante.
EG é produzido em um processo combinado EO/EG, quefornece integração de calor muito eficiente. O processo integrado énormalmente dividido em quatro seções: reação EO e remoção de C02 maisrecuperação de EO, remoção de derivados leves (LE) e purificação de EO;reação EC/MEG e recuperação de MEG; e purificação de MEG.
Na seção de reação de EO, EO é produzido reagindo etilenogasoso e oxigênio em um catalisador a elevada temperatura (200 - 300 °C) epressão (15 - 20 bar). As reações no catalisador produzem uma quantidadeconsiderável de calor, que é removida pela geração de vapor no lado da carcaçado reator. O vapor gerado é usado como meio de aquecimento na usina.Na seção de reação EC/MEG, EO reage com C02 em EC. Emum sistema, a reação é realizada em dois reatores EC-I e EC-2 que sãoalinhados em série e nos quais a massa do EO é convertida. EO residual pode,se necessário, ser convertido em um reator tubular, o reator de acabamento deEC. O reator EC-I produz aproximadamente 24 kcal/mol (100 kJ/gmol) decalor de reação a uma temperatura de cerca de 100 °C. Este calor tem que serremovido do reator por meio de uma retirada lateral e resfriamento e reciclarpara o reator. Isto está discutido na US 6.080.897.
No sistema da US 6.080.897, o calor gerado na seção EC écalor de baixa temperatura que não pode ser aumentado até energia utilizável,por exemplo, para produção de vapor. Observamos recentemente que épossível integra calor entre o reator EC-I e outras unidades em qualquer lugarna usina, atingindo ainda a temperatura do Reator EC-I desejada por meio doresfriamento da reciclagem de líquido e produção de líquido resfriado.
Sumário Da Invenção
De acordo com um aspecto geral da invenção, é provido umsistema de integração de calor para remover calor de reação de um ReatorEC-I e gerar líquido resfriado para uso por uma ou mais UnidadesConsumidoras, em um processo catalítico para produzir EC a partir de EOpara conversão em MEG, em que o sistema compreende um Resfriador doReator EC-I adequado para remover calor de um Reator EC-1, um CircuitoIntermediário que fica em comunicação com o Resfriador do Reator EC-I ecom uma Unidade de Refrigeração de absorção, e que é adequado paraconduzir líquido Intermediário entre eles, a Unidade de Refrigeração deabsorção sendo adequada para gerar líquido resfriado,
e um circuito de líquido resfriado adequado para conduzirlíquido resfriado gerado na Unidade de Refrigeração de absorção para uso poruma ou mais Unidades Consumidoras,
o sistema sendo de maneira tal que a Unidade de Refrigeraçãode absorção usa calor gerado no Reator EC-I para gerar líquido resfriado parao circuito de líquido resfriado e Unidade(s) Consumidora(s),
em que o sistema compreende adicionalmente um Resfriadorde Parada que tem uma fonte de resfriamento independente que é adequada,alternativamente ou adicionalmente à Unidade de Refrigeração de absorção,para remover calor do Reator EC-1,
e em que o sistema compreende adicionalmente uma fontereserva independente de líquido resfriado que é adequada, alternativamente ouadicionalmente à Unidade de Refrigeração de absorção, para gerar líquidoresfriado, para servir a uma ou mais Unidades Consumidoras.
O Circuito Intermediário é convenientemente um circuitofechado. Preferivelmente, o Resfriador de Parada é um desvio do CircuitoIntermediário por meio do que o Líquido Intermediário pode ser direcionadopara o desvio para remoção de calor pelo Resfriador de Parada, ou podepermanecer no Circuito Intermediário.
Preferivelmente, o Circuito Intermediário inclui um desvio daUnidade de Refrigeração de absorção por meio do qual líquido deresfriamento Intermediário pode ser conduzido para a Unidade deRefrigeração de absorção para remoção de calor, ou pode desviar da Unidadede Refrigeração de absorção.
Preferivelmente, a fonte reserva independente de líquidoresfriado compreende uma Unidade de Refrigeração de absorção reservaindependente. Referência aqui a uma fonte reserva de líquido resfriado e auma Unidade de Refrigeração de absorção reserva é a uma fonte e unidadeindependente adicional que está disponível como uma reserva para operaçãoquando a Unidade de Refrigeração de absorção não está (completamente) emoperação e que pode estar em uso ou operação permanente, se desejado.
O Resfriador do Reator EC-I pode ser interno ou externo aoReator EC-1. Preferivelmente, o Resfriador do Reator EC-I é externo.Preferivelmente, o Resfriador do Reator EC-I fica localizado em umareciclagem de líquido do Reator EC-I que compreende uma retirada lateral ereciclagem de líquido do Reator EC-1. Preferivelmente, a reciclagem doReator EC-I compreende de 50 a 90 %, mais preferivelmente 80 a 95 % dofluxo de alimentação total do reator. A reciclagem assim permite remoção decalor de reação e controle da temperatura do reator.
Preferivelmente, o sistema da invenção compreende umapluralidade de controladores, uma pluralidade de válvulas de controle e umaou mais Unidades de Controle, em que os controladores fornecem sinaisrelativos ao carregamento do Reator EC-I e demanda da(s) Unidade(s) deControle, aos controladores ou Unidades de Controle, ou uma combinaçãodestas, e/ou para as válvulas de controle que regulam a operação doResfriador de Parada e da Unidade de Refrigeração de absorção.
Preferivelmente, controladores ficam localizados: no ReatorEC-1; na reciclagem de líquido do Reator EC-1, preferivelmente a jusante doResfriador do Reator EC-I entre o Resfriador do Reator EC-I e o Reator EC-1; no Circuito Intermediário, preferivelmente entre a Unidade de Refrigeraçãode absorção a montante do Resfriador do Reator EC-1; e/ou no circuito delíquido resfriado, preferivelmente a jusante da Unidade de Refrigeração deabsorção e a montante da(s) Unidade(s) Consumidora(s). Válvulas deControle são localizadas no desvio do Resfriador de Parada e no CircuitoIntermediário em paralelo com o desvio do Resfriador de Parada para regularo fluxo de Líquido Intermediário para o Resfriador de Parada; e/ou nareciclagem de líquido do Reator EC-I a montante do Resfriador do ReatorEC-I; e/ou em um desvio da Unidade de Refrigeração de absorção.
Preferivelmente, os controladores são cada qual programadospara medir um valor relativo ao carregamento planejado e conversão do reatordo Reator EC-1, temperatura ou fluxo no Circuito Intermediário, fluxo nareciclagem de líquido do Reator EC-I ou temperatura do circuito de líquidoresfriado, comparar com um respectivo ponto de ajuste e transmitir um sinalde saída a um controlador, Unidade de Controle e/ou a uma válvula decontrole para regular o carregamento do Resfriador de Parada, fluxo no desviodo Circuito Intermediário, fluxo na reciclagem de líquido do Reator EC-Ie/ou operação da Unidade de Refrigeração de absorção.
Preferivelmente, um valor medido relativo ao carregamentoplanejado e à conversão do Reator EC-I é selecionado de temperatura, cargade conversão e vazão, e é maior pressão temperatura. Preferivelmente,portanto, controladores são controladores de temperatura ou fluxo, ou umacombinação destes, mais preferivelmente os controladores para o Reator EC-Ie o circuito de líquido resfriado são controladores de temperatura, e oscontroladores para o Circuito Intermediário são uma combinação decontroladores de temperatura e de fluxo.
O sistema da invenção fornece um Circuito Intermediário deLíquido Intermediário para remover calor do Reator EC-I para acionar aUnidade de Refrigeração de absorção com retorno do Líquido Intermediáriopara remover calor adicional do Reator EC-1, e o Circuito Intermediário éusado em conjunto com um Resfriador de Parada separado em um desvio doCircuito Intermediário para remover calor do Reator EC-I no caso de aUnidade de Refrigeração de absorção não pode fornecer resfriamentosuficiente ao Líquido Intermediário para remover todo o calor da reação EC-1. Dessa maneira, o calor do Reator EC-I pode ser usado para produzirlíquido resfriado que pode ser usado em qualquer lugar nas UnidadesConsumidoras em outros Sistemas sem comprometer ou por em perigo aoperação do Reator EC-I ou Unidade(s) Consumidora(s).
Descrição Das Figuras
Modalidades da invenção são agora ilustradas de uma maneiranão limitante com relação aos exemplos e figuras seguintes, em que:
A figura 1 ilustra uma unidade EC/MEG da tecnologiaanterior;
As figuras 2 a 5 e figuras 7 a 10 ilustram modalidades dosistema de integração de calor e sistema de controle da invenção.
A figura 6 ilustra o separador para uso nos sistemas dainvenção.
Descrição Detalhada Da Invenção
Água de Utilidade ou de Resfriamento (CW), doravantereferido, pode ser qualquer água externa e pode ser, por exemplo, água do marou similares. Líquido Intermediário e líquido resfriado são convenientementequalquer líquido inerte condicionado, tal como água desmineralizada ousimilares. Convenientemente, CW está à temperatura ambiente no local.Convenientemente, Líquido Intermediário age como um líquido de troca decalor e varia entre uma baixa temperatura, que é menor que a dos conteúdosdo Reator EC-1, e uma alta temperatura resultante da troca de calor com osconteúdos do Reator EC-1. Preferivelmente, a temperatura elevada é alta obastante para acionar a Unidade de Refrigeração de absorção.Convenientemente, o líquido resfriado age como um líquido de troca de calore varia entre uma baixa temperatura, que é menor que a temperatura ambienteno local, e uma alta temperatura resultante da troca de calor com a(s)Unidade(s) Consumidora(s).
Em uma modalidade do sistema de integração de calor dainvenção, um sinal de um controlador ou de uma Unidade de Controleregulam a operação de uma válvula de controle para o Resfriador de Parada eum válvula de controle paralela ao Resfriador de Parada, e podeopcionalmente iniciar um sinal para uma Unidade de Controle e a válvula decontrole para o dispositivo de suprimento de CW ao Resfriador de Parada.Preferivelmente, a uma ou mais Unidades Consumidoras transmitem um sinalàs válvulas de controle para controlar a quantidade de Líquido Intermediáriodesviado para o Resfriador de Parada e a quantidade de Líquido Intermediárioque desvia do Resfriador de Parada através de uma via normal do CircuitoIntermediário. Preferivelmente, portanto, a(s) Unidade(s) de Controledetecta(m) a extensão em que o valor medido desvia de um ponto de ajuste eregula o valor da abertura ou fechamento das válvulas de controle para oResfriador de Parada e opcionalmente para o dispositivo de suprimento deCW para o Resfriador de Parada.
Preferivelmente, o sistema compreende adicionalmente umResfriador de guarnição do Reator EC-I para regular a temperatura do ReatorEC-1. Convenientemente, o Resfriador de guarnição fica compreendido nareciclagem de líquido do Reator EC-1. Preferivelmente, o Resfriador deguarnição fica localizado a jusante do Resfriador do Reator EC-I e amo. doReator EC-I na reciclagem de líquido do Reator EC-1. Preferivelmente, ocontrolador de reciclagem de líquido do Reator EC-I fica localizado a jusantedo Resfriador de guarnição na sua saída na reciclagem de líquido o ReatorEC-1.
Em uma modalidade, o Resfriador de guarnição fica sob ocontrole do controlador de reciclagem de líquido do Reator EC-I que, por suavez, recebe sinais do controlador do Reator EC-1, e transmite um sinal a umaválvula de controle para o suprimento de CW do Resfriador de guarnição paraajuste fino ou controle da temperatura de reciclagem de líquido do Reator EC-1 em uma faixa de temperatura de reciclagem preferida. Isto permite que osistema mantenha uma carga de resfriamento necessária que limita o aumentoou diminuição da temperatura do Reator EC-I acima ou abaixo de um pontode ajuste. Esta modalidade é particularmente preferida quando o sistema éinstalado em um local onde temperaturas ambientes são baixas e atemperatura da CW é baixa (por exemplo, cerca de 15 °C), em virtude de acarga de resfriamento do Resfriador de guarnição poder ser controladacriteriosamente. Preferivelmente, o controlador de reciclagem de líquido doReator EC-I também transmite um sinal ao Controlador do CircuitoIntermediário que regula o ResMador de Parada.
Em uma vantagem particular desta modalidade, o Resfriadorde guarnição pode prover ajuste preciso da temperatura do Reator EC-I emvirtude de sua independência de outras unidades, ao passo que o Resfriadordo Reator EC-I pode prover uma maior carga de resfriamento, mas commenos precisão, por causa de sua dependência do Circuito Intermediário pararesfriamento. Preferivelmente, o Resfriador de guarnição é operado atésubstancialmente o fluxo de CW máximo, ou próximo a este, em cujo ponto ocontrolador da reciclagem de líquido do Reator EC-I a jusante do Resfriadorde guarnição indica exigência de resfriamento adicional que leva a operaçãoou maior carga do Resfriador de Parada. Ao contrário, se o controladorindicar menos exigência de resfriamento, o Resfriador de Parada é deslizadoou, se completamente desligado, o Resfriador de guarnição é desviado e acarga de resfriamento tem continuidade com o Resfriador de guarnição.
Em uma modalidade, existe um desvio em torno do Resfriadorde guarnição e uma válvula de controle fica localizada no desvio depois datomada do desvio. Uma válvula de controle adicional fica localizada naentrada do Resfriador de guarnição. A válvula de controle no desvio doResfriador de guarnição é controlada por um controlador de fluxo a montantedo Resfriador do Reator EC-I. A válvula de controle na entrada do Resfriadorde guarnição é controlada por um controlador de temperatura localizado ajusante do Resfriador de guarnição (a jusante do ponto onde o desvio une-senovamente na corrente de reciclagem de líquido do Reator EC-1). Nestamodalidade, uma válvula de controle para o suprimento de CW do Resfriadorde guarnição não precisa controlar a temperatura de reciclagem de líquido doReator EC-1. Esta modalidade é particularmente preferida para sistemas ondea carga de resfriamento do Resfriador de guarnição é baixa (por exemplo, acarga do Resfriador de guarnição é 10 % e a carga do Resfriador do ReatorEC-I é 90 %). Isto se dá em virtude de um fluxo relativamente alto de CW doResfriador de guarnição poder ser mantido, mesmo se menos resfriamento fornecessário (já que a corrente de reciclagem de líquido do Reator EC-I poderser alterada em torno do desvio) e isto evita corrosão que pode ocorrer porcausa de acúmulo de cloro quando o fluxo da CW do Resfriador de guarniçãofor baixo. Se não houver válvula de controle para o suprimento de CW doResfriador de guarnição, é preferível que a válvula de controle na entrada doResfriador de guarnição tenha uma abertura de válvula mínima para evitartemperaturas muito baixas e possível cristalização de EC na corrente dereciclagem de líquido do Reator EC-I na saída do Resfriador de guarnição nocaso de baixas temperaturas ambientes.
Preferivelmente, controladores e Unidades Consumidorasmonitora continuamente o valor medido e transmitem sinais calculados parareverter o valor medido para um ponto de ajuste.
Preferivelmente, uma Unidade de Controle definida a seguircompreende um processador, uma memória sob o controle do processador; amemória sendo programada com software projetado para permitir que oprocessador realize as etapas de comparar valores medidos, tais comotemperatura ou sinais de fluxo, com um valor do ponto de ajuste, tal comotemperatura ou fluxo, e de forma opcionalmente adicional quantificarqualquer discrepância acima ou abaixo do valor do ponto de ajuste, etransmitir um sinal para regular direta ou indiretamente uma válvula decontrole, por exemplo, para ativar ou desviar do Resfriador de Parada ouativar o Resfriador de guarnição, de forma opcional, regular adicionalmente onível de operação do mesmo, da maneira definida a seguir.
Em uma modalidade, o sistema de integração de calor dainvenção detecta temperatura em excesso no Reator EC-I que exigeresfriamento adicional no Circuito Intermediário, ou, em uma segundamodalidade, detecta perturbação ou interrupção da demanda de líquidoresfriado pela(s) Unidade(s) Consumidora(s) que precisa desvio pelo LíquidoIntermediário da Unidade de Refrigeração de absorção, ou, em uma terceiramodalidade, detecta geração de calor insuficiente no Reator EC-I parageração de líquido resfriado, por exemplo, na partida, parada, ou na operaçãode desligamento, que exige operação do suprimento reserva de líquidoresfriado às Unidades Consumidoras.
Na primeira modalidade preferida, o controlador no CircuitoIntermediário na entrada do Resfriador do Reator EC-I transmite um sinalnumérico a uma Unidade de Controle do Circuito Intermediário indicando ovalor medido como normal ou desviado, isto é, que corresponde ou desvia doponto de ajuste, por exemplo, apresenta temperatura correspondente ou emexcesso, enquanto o controlador no Circuito Intermediário a montante dodesvio do Resfriador de Parada também transmite um sinal numérico àUnidade de Controle do Circuito Intermediário indicando valor medidonormal ou desviado, por exemplo, fluxo de Líquido Intermediário normal oufluxo zero, a Unidade de Controle recebendo sinais normais e não dando maissinais, ou dando um sinal constante, ou recebendo sinais desviados e dandoum sinal resultante à válvula de controle no Circuito Intermediário que desviado Resfriador de Parada para reduzir o fluxo, e também à Unidade deControle do Resfriador de Parada, que calcula um sinal compreendendo umafunção do sinal desviado e o sinal resultante, e transmite o sinal calculado àválvula de controle no desvio do Resfriador de Parada para regular fluxo deLíquido Intermediário para o Resfriador de Parada e manter um fluxoconstante no Circuito Intermediário.
Em uma vantagem particular, o sistema da invenção nestamodalidade proporciona remoção contínua de calor do Reator EC-1, e alémdisso permite controle suave de temperatura do Reator EC-I por meio dos trêsresfriadores. O Resfriador de Parada está presente no desvio do Resfriador deParada do Circuito Intermediário com válvulas de controle no desvio para oResfriador de Parada e no Circuito Intermediário. Quando é providoresfriamento insuficiente por meio da Unidade de Refrigeração de absorção edo Resfriador de guarnição, o Resfriador de Parada assumirá automaticamenteo controle, pela ação do controlador na reciclagem de líquido do Reator EC-1,por exemplo, detectando a temperatura. A ação dos controladores combinadose das Unidades Consumidoras manterá a circulação de Líquido Intermediáriototal constante na reciclagem de líquido do Reator EC-I e CircuitoIntermediário, e suprirá mais CW ao Resfriador de Parada.
Na segunda modalidade, um controlador no circuito de líquidoresinado da Unidade de Refrigeração de absorção até Unidade(s)Consumidora(s) monitora um valor medido relativo à temperatura do circuitode líquido resfriado a jusante da Unidade de Refrigeração de absorção edetecta o valor medido como normal ou desviado, isto é, corresponde oudesvia do ponto de ajuste, por exemplo, correspondendo ou abaixo datemperatura, indicando consumo normal ou desviado do líquido resfriadopela(s) Unidade(s) Consumidora(s), e transmite um sinal à válvula de controlepara manter o fluxo ou desviar da Unidade de Refrigeração de absorção. Odesvio da Unidade de Refrigeração de absorção, por sua vez, é detectadocomo um aumento na temperatura do Circuito Intermediário, e leva aoperação do Resfriador de Parada definido a seguir. Em uma vantagemparticular, o desvio da Unidade de Refrigeração de absorção em uma situaçãoem que a demanda da Unidade Consumidora diminui ou cessa evitaresfriamento excessivo na Unidade de Refrigeração de absorção, levando aprecipitação indesejada de absorvente da Unidade de Refrigeração.
Na terceira modalidade, a Unidade de Refrigeração deabsorção reserva que é acionada por um suprimento de energia independentefica localizada no circuito de Líquido resfriado em paralelo com a Unidade deRefrigeração de absorção, juntamente com um controlador a jusante daUnidade de Refrigeração de absorção reserva e em comunicação com aválvula de controle para suprimento de energia independente. O controladordetecta um valor medido desviado, tal como uma temperatura maior que umponto de ajuste, indicando resfriamento insuficiente de líquido resfriado etransmite um sinal à válvula de controle para suprimento de energiaindependente para operar a Unidade de Refrigeração de absorção reserva pararesfriar líquido que escoa no circuito de Líquido resfriado para uso pela(s)Unidade(s) Consumidora(s). Em uma vantagem particular, isto fornecelíquido resfriado quando o calor da reação não está disponível pelo ReatorEC-1, ou quando calor insuficiente está disponível para prover líquidoresfriado que atende a demanda da Unidade Consumidora.
Com a provisão de uma Unidade de Refrigeração de absorçãoe uma Unidade de Refrigeração de absorção reserva em um único Sistema deRefrigeração, o suprimento de líquido resfriado pode operarindependentemente do Reator EC-1, sob o controle do sistema de integraçãode calor. Preferivelmente, a Unidade de Refrigeração de absorção reserva éacionada por vapor a baixa pressão.
A presente invenção, portanto, fornece um sistema deresfriamento que permite controle independente da temperatura do ReatorEC-1, controle independente da temperatura do líquido resfriado, edesacoplamento dos dois sistemas a baixa produção, por exemplo, na partida,parada ou durante operação de desligamento, isto é, a qualquer coisa abaixode 50 % de operação do Reator EC-1. Mais especificamente, a invençãopermite remoção de calor integrada como parte de um sistema de integraçãode calor, e compreende duas diferentes Unidades de Refrigeração, umaUnidade de Refrigeração de absorção aquecida pelo calor residual acopladocom uma Unidade de Refrigeração de absorção reserva independenteaquecida por vapor. Esta última opera no modo solo quando a usina estádando partida, sendo interrompida ou desligada, e não existe calor residualdisponível do Reator EC-1, e o primeiro também opera quando o calorresidual está disponível pelo Reator EC-1.Em uma vantagem particular da invenção, a Unidade deRefrigeração reserva pode funcionar o Sistema de Refrigeração atéaproximadamente 50 % de capacidade, por exemplo, na faixa de 40 a 60 % decapacidade. Preferivelmente, a Unidade de Refrigeração de absorção fica emoperação quando o Reator EC-I está funcionando acima de aproximadamente50 % de carga, sozinho ou juntamente com a Unidade de Refrigeraçãoreserva, e a Unidade de Refrigeração reserva fica em operação pelo menosquando o Reator EC-I está funcionando abaixo de aproximadamente 50 % decarga. Neste caso, o Resfriador de Parada fica operante para qualquerexigência de remoção de calor significativa. Energia pode ser racionalizadapor um operador desligando manualmente a Unidade de Refrigeração reservano caso excepcional de que o Resfriador de Parada é operadosimultaneamente, evitando consumo excessivo de suprimentos de energiaindependentes para a carga de resfriamento. Portanto, é possível manter o ECe as Unidades Consumidoras desacopladas pelo menos com relação àintegração de calor em produção de até 50 % da capacidade de projeto.
A medida que a produção do Reator EC-I aumenta eaproxima-se de 50 %, a produção do resto da usina similarmente aumenta eaproxima-se de 50 %, e a Unidade de Refrigeração de absorção reserva nãopode mais atender a demanda, por meio do que o controlador do Circuito Frioa jusante da Unidade de Refrigeração de absorção indica um aumento natemperatura do Circuito Frio e a Unidade de Refrigeração de absorção é postaem operação pela operação da válvula de controle no Circuito Intermediário amontante da Unidade de Refrigeração de absorção. Dessa maneira, osSistemas de Controle do Resfriador de Parada supradescritos definidosgradualmente reduzem a carga do Resfriador de Parada.
Até 50 % da produção, preferivelmente um operador regularmanualmente o ponto de ajuste do controlador do circuito de Líquidoresfriado a jusante da Unidade de Refrigeração de absorção acima do ponto deajuste do controlador da Unidade de Refrigeração de absorção a fim de forçara carga de líquido resfriado a ser carregada pela Unidade de Refrigeração deabsorção reserva. A 50 % de produção, correção manual no ponto de ajustediminui a carga de aumento da contribuição da Unidade de Refrigeração deabsorção reserva.
Uma vez que a produção do Reator EC-I excede 50 %, e amaior demanda de líquido resfriado faz com que o Sistema ative a Unidade deRefrigeração de absorção, uma transição e eventual comutação é atingidaentre o Resfriador de Parada e a Unidade de Refrigeração de absorção,reduzindo gradualmente o controlador do circuito de Líquido resfriado ajusante do ponto de ajuste da Unidade de Refrigeração de absorção.
O sistema da invenção pode ser usado em qualquer processocatalítico que produz EC a partir de EO para conversão em MEG.Preferivelmente, o sistema é usado em um processo catalítico para fabricarMEG que compreende uma etapa na qual EO pode reagir com C02 napresença de um catalisador, afetando assim a formação de uma solução dereação contendo EC, uma etapa de hidrólise na qual a solução de reação éconvertida em uma solução aquosa de MEG pela hidrólise de EC na soluçãode reação e uma etapa de destilação na qual MEG purificado e uma soluçãode catalisador contendo o catalisador são obtidas da solução aquosa de MEGpor destilação. Preferivelmente, o catalisador está presente em um reator decoluna de bolhas juntamente com EO, C02, água e MEG. Preferivelmente, osistema é operado com uma temperatura no lado de processo na faixa de 50 -200 °C, mais preferivelmente 70- 170 °C, mais preferivelmente 90- 150 °C,acima de tudo preferivelmente 100- 127 °C.
Preferivelmente, o Reator EC-I opera a uma temperatura deentrada na faixa de 70 - 110 °C. Preferivelmente, o Reator EC-I é suprido porEO puro ou uma mistura aquosa de EO de uma bomba que fornece uma vazãode fluido desejada, C02 de um compressor de C02 de recirculação, umasolução de catalisador de uma bomba que fornece uma vazão de fluidodesejada e uma reciclagem de líquido do Reator EC-I (da troca de calor como circuito de resfriamento Intermediário e do Resfriador de guarnição)também de uma bomba que fornece uma vazão de fluido desejada.Convenientemente, o fluxo de reciclagem de líquido do Reator EC-Icompreende 50 a 95 %, por exemplo, 80 - 92 % do fluxo de alimentação totaldo reator pode fornecer controle de resfriamento e temperatura do reator paraa reação EC exotérmica. Preferivelmente, o Resfriador de guarnição regula oaumento de temperatura sobre o Reator EC-I da maneira definidaanteriormente, provendo uma alta seletividade de MEG. Preferivelmente, oResfriador de Parada do Reator e o Resfriador de guarnição podem juntosremover pelo menos 50 % da carga do Reator EC-1.
Em uma vantagem particular, o sistema de integração de calorpode ser operado como um sistema de circuito fechado incluindo o Resfriadordo Reator EC-1, o circuito de Resfriamento Intermediário e a Unidade deRefrigeração de absorção. Entretanto, é necessário garantir que o Reator EC-Iou o(s) Consumidor(s) de líquido resfriado podem operar independentemente,o que faz com que diferentes Resfriadores e Unidades de Refrigeração sejamoperados como um sistema bem integrado, empregando as duas Unidades deRefrigeração de absorção no sistema de integração de calor da maneira aquidefinida. O sistema de integração de calor da invenção fornece flexibilidadeoperacional para partida e parada do Reator EC-I pelo desacoplamento dasseções EO e MEG.
Observamos que o sistema da invenção fornece pela primeiravez três diferentes modos de operação, da maneira supradefinida, maisflexibilidade total, incluindo a própria integração de calor. Em uma vantagemparticular, a aplicação de um Circuito Intermediário fechado permiteintegração de calor suave. Uma integração de calor suave é importante paramanter o consumo de vapor global competitivo.O sistema de integração de calor da invenção pode ser operadocom qualquer Unidade de Refrigeração de absorção adequada conhecida natecnologia que opera com base no princípio de evaporação de fluido deresfriamento a baixa pressão e absorção de um absorvente para o fluido.Preferivelmente, fluido de resfriamento é água e o absorvente é uma soluçãode brometo de lítio que é um forte absorvente para água. Cada Unidade deRefrigeração de absorção compreende duas carcaças, instaladas em diferenteselevações. A carcaça inferior é dividida em uma seção do absorvedor e umado evaporador, enquanto a carcaça superior consiste em um gerador econdensador. As Unidades de Refrigeração para uso no sistema da invençãopreferivelmente compreendem apenas um único desorvedor, não múltiplosdesorvedores, por exemplo, desorvedor de dois estágios. O calor daevaporação do fluido de resfriamento é suprido pelo fluido a ser resfriado.Um gradiente de pressão à alcançado pela absorção. O calor removido doReator EC-I e/ou energia externa são usados para acionar geradores daUnidade de Refrigeração.
Preferivelmente, o sistema de inc. é usado em conjunto comum separador bifásico para separar fluxo bifásico em uma retirada lateral doReator EC-I em um primeiro compartimento que fornece reciclagem delíquido ao EC-I e um segundo compartimento que fornece um fluxo bifásicoa um segundo Reator EC-2, de maneira tal que o fluxo bifásico para o ReatorEC-2 fique estável. Preferivelmente, o separador opera sem um nível delíquido no segundo compartimento para acionar o fluxo bifásico para o ReatorEC-2, evitando assim o risco de um nível de líquido aumentar e inundar ovaso de separação, e interromper a remoção de gás da reciclagem de líquido.A desagregação de vapor da reciclagem de líquido é importante para evitarcavitação na bomba de circulação do reator presente na reciclagem de líquidodo Reator EC-1.
Preferivelmente, o separador bifásico fica localizado naretirada lateral do Reator EC-1 e compreende dispositivos para separar a saídada retirada lateral bifásica gás-líquido do Reator EC-I para um primeirocomponente de fase líquida para resfriamento e reciclagem para o Reator EC-1, uma segunda corrente bifásica gás-líquido alimentada para reação posteriorno EC-2 e um componente de fase gás alimentado para reação posterior emEC-I ou EC-2. Um separador similar é convenientemente presente em umaretirada lateral do Reator EC-2.
Preferivelmente, o separador bifásico compreende um vasonormalmente horizontal que define um espaço de líquido e um espaço de gásacima do espaço de líquido, em que o vaso tem um espaço da extremidade deentrada provido com uma entrada de alimentação e um espaço da extremidadede saída provido com saídas separadas para componentes da fase líquida, fasegás-líquido e fase gás, em que o vaso compreende adicionalmente umdispositivo de entrada compreendendo um separador gás-líquido primário quefica arranjado no espaço de gás e uma bandeja de retorno inclinada arranjadano espaço de gás sob do separador primário que tem uma extremidade inferiorque fica localizada próxima da parede da extremidade de entrada do vaso quealimenta o espaço de líquido de maneira tal que uma passagem é definidaentre a extremidade inferior e a parede da extremidade de entrada, o vasocompreendendo adicionalmente um defletor de acalmação da distribuição noespaço de líquido. O defletor de acalmação de distribuição serve paradesencaixar qualquer gás aprisionado com líquido do dispositivo de entrada,por meio do que líquido que sai da saída de fase líquida fique sem gás.Preferivelmente, uma barragem de transbordamento no espaço daextremidade de saída garante que não haja nível de líquido acima da saída dafase gás-líquido, por meio do que gás sai juntamente com líquido como umfluxo gás-líquido bifásico, por exemplo, por meio de um efeito ciclone quepode ser alcançado por meio de um bico de saída especialmente modelado, talcomo um bico cônico. O separador bifásico pode compreender um quebradorde vórtice na saída da fase líquida.
O separador bifásico pode ser da maneira definida em US-Bl-6.537.458, que revela um separador trifásico que opera com base em umprincípio similar, cujos conteúdos estão aqui incorporados pela referência.Preferivelmente, o separador compreende um separador gás-líquido horizontalque compreende uma pluralidade de defletores e uma pluralidade de seções deacalmação para conferir padrões de fluxo que proporcionam remoção delíquido da mistura de fluxo bifásica.
Preferivelmente, o fluxo de reciclagem de C02 é reduzidodurante a operação de desligamento do Reator EC-I para garantir boaseparação de gás nos separadores.
Em um aspecto adicional da invenção, é provido um separadorinédito para separar fluxo bifásico em uma retirada lateral do Reator EC-I emum primeiro compartimento que permite reciclagem de líquido para EC-I eum segundo compartimento que permite reciclagem de um fluxo bifásico paraum segundo Reator EC-2, de maneira tal que o fluxo bifásico para o ReatorEC-2 fique estável, conforme definido anteriormente.
Em um aspecto adicional da invenção, é provido um sistemade controle para controlar o sistema de integração de calor da maneirasupradefinida, compreendendo uma pluralidade de controladores, Unidadesde Controle e/ou válvulas de controle, em que os controladores fornecemsinais relativos ao carregamento do Reator EC-I e demanda da Unidade(s)Consumidora(s) aos controladores ou Unidades de Controle, ou umacombinação destas, e/ou às válvulas de controle que regulam a operação doResfriador de Parada e a Unidade de Refrigeração de absorção.Preferivelmente, os controladores ficam localizados da maneira supradefinida.
Vantagens e recursos adicionais do sistema de controlecorrespondem às vantagens e recursos dos componentes correspondentesreferidos no contexto do sistema de integração de calor da maneirasupradefinida.
Em um aspecto adicional da invenção, é provido um métodode integração de calor e um método de controle correspondente para o sistemade integração de calor e sistema de controle da maneira supradefinida.
Em um aspecto adicional da invenção, é provido um programade computador adequado para habilitar o sistema de integração de calor e osistema de controle ou qualquer componente dos mesmos a realizar as etapasda maneira supradefinida.
Em um aspecto adicional da invenção, é provido o uso dosistema de integração de calor, separador, sistema de controle ou programaem um processo para produzir EC a partir de EO para conversão em MEG, damaneira supradefinida.
Descrição Detalhada Das Figuras
Na figura 1, o Reator EC-I (1) tem entradas para C02 aquoso(2a) e EO (2b), e a saída (3) para o separador (6) para produto EC e gases elíquidos não reagidos que passam através do separador (6) que alimentafluidos produtos e fluidos não reagidos na linha de alimentação do Reator EC-2 (4) e recicla líquido de reação como reciclagem de líquido (5) com a bomba(7) por meio do trocador de calor (8) para remover calor antes de retornar aoReator EC-I (1). Uma linha similar está mostrada no Reator EC-2 (4) mas,neste caso, a reciclagem é aquecida.
Na figura 2, a reciclagem de líquido do Reator EC-2 (5)separada pelo separador (6) passa para o Resfriador do Reator EC-I (8a). OResfriador do Reator EC-I (8a) fica em troca de calor com o CircuitoIntermediário (9) por sua vez em troca de calor com a Unidade deRefrigeração de absorção (10). O Resfriador de Parada (8b) localizado nodesvio do Resfriador de Parada (11) como um desvio do CircuitoIntermediário (9) é suprido com CW independente. O Resfriador de guarniçãodo Reator EC-I (1) fica localizado a jusante do Resfriador do Reator EC-I(8a) na reciclagem de líquido do Reator EC-I (5).
O controlador de temperatura TC-I fica localizado noResfriador do Reator EC-I (1), TC-2 fica localizado na reciclagem de líquidodo Reator EC-I (5) a jusante do Resfriador de guarnição (12), e TC-3 ficalocalizado no Circuito Intermediário (9) a montante do Resfriador do Reator EC-I (8a).
A válvula de controle CV-I fica localizada no suprimento deCW para o Resfriador de guarnição do Reator EC-I (12), CV-2 no CircuitoIntermediário (9) paralelo ao desvio para o Resfriador de Parada (8b), CV-3fica localizado no desvio do Resfriador de Parada (11), CV-4 fica localizadona entrada de CW para o Resfriador de Parada (8b) e CV-5 fica localizado nareciclagem de líquido do Reator EC-I (5) a montante do resfriador do reator8a.
O controlador de fluxo FC-I fica localizado no CircuitoIntermediário (9) a montante do desvio para o Resfriador de Parada (8b) eFC-2 fica localizado na reciclagem de líquido do Reator EC-I (5) a montantedo resfriador do reator 8a.
TC-I comunica com o Reator EC-I e transmite sinais ao TC-2.TC-2 comunica com a reciclagem de líquido do Reator EC-I e TC-I transmitesinais ao TC-3 e CV-1. TC-3 comunica com o Circuito Intermediário (9) etransmite sinais às três Unidades de Controle Y-1, Y-2 e Y-3. A unidade deControle Y-I comunica com FC-I e TC-3 e passa sinais ao CV-2, Y-2comunica com FC-I e TC-3 por meio de Y-I e passa sinais a CV-3, e Y-3comunica com TC-3 e passa sinais a CV-4. FC-2 comunica com a reciclagemde líquido do Reator EC-I (5) e transmite sinais a CV-5.
No sistema de integração de calor, a temperatura do ReatorEC-I é sempre regulada. Quando TC-I detecta temperatura além dum umponto de ajuste, tipicamente na partida, ele opera o Resfriador de guarnição(12) abrindo a válvula de controle CV-I até um valor desejado até que,aproximadamente em 90 % de abertura, o Resfriador do Reator (8a) e oResfriador de Parada (8b) são operados, abrindo ou fechando as válvulas decontrole CV-2, CV-3 e CV-4 para absorver parte da carga de resfriamento.
Unidades de Controle Y-1, Y-2 e Y-3 garantem que o fluxo noCircuito Intermediário (9) permanece constante, por meio de algoritmosprogramados, por meio do que, se os controladores TC-3 e FC-I receberemsinas e os determinarem como normais, eles transmitem um sinal para abrirCV-2 fracionadamente, e, se FC-I receber um sinal e determinar como muitoalto, ele transmite um sinal para fechar CV-2 fracionadamente. Por exemplo,Y-I calculando o produto de sinal 0, um valor fracional ou 1 (a) de FC-I esinal 0, um valor fracional ou 1 (b) de TC-3 para determinar um sinal 0, umvalor fracional ou 1 (a.b) para CV-2, e Y-2 recebendo os mesmos sinais ecalculando um seu fator (l-a(l-k.b)) para determinar um sinal 0, um valorfracional ou 1 para CV-3 que regula a abertura de CV-3.
O controlador de fluxo FC-2 garante que o fluxo na reciclagemdo Reator EC-I permanece constante. Se FC-2 recebe um sinal e determinaque o fluxo é muito alto, ele transmite um sinal para fechar CV-5fracionadamente; ao contrário, se o sinal for que o fluxo está muito baixo, eletransmite um sinal para abrir CV-5 fracionadamente.
A figura 7 mostra a operação do sistema de integração de calorda invenção no controle da temperatura do Reator EC-1. TC-I recebe umaentrada de temperatura do Reator EC-I e compara com o ponto de ajuste detemperatura do Reator EC-1, gerando um sinal para TC-2. TC-2 recebe umaentrada de temperatura da Reciclagem de Líquido do Reator EC-I e sinal deTC-1, e gera um sinal para TC-3 e um sinal para CV-1, abrindo o fluxo deCW no caso de o sinal solicitar resfriamento por meio do Resfriador deguarnição (12). TC-3 recebe uma entrada de temperatura do CircuitoIntermediário (9) e sinal de TC-2, e gera um sinal para CV-3, abrindo aválvula de controle do Circuito Intermediário CV-3 para desvio do Resfriadorde Parada (8b), e também gera um sinal para CV-4 abrindo o desvio doResfriador de Parada, e também gera um sinal para CV-4 que abre CW para oResfriador de Parada. Simultaneamente, TC-3 transmite um sinal a CV-2 queregula o fluxo η Circuito Intermediário paralelo ao desvio do Resfriador deParada, e FC-I recebe uma entrada de vazão do Circuito Intermediário ecompara com um ponto de ajuste e transmite um sinal a CV-3, por meio doque o fluxo do Circuito Intermediário é mantido constante. FC-2 recebe umaentrada de vazão do Circuito de Reciclagem e compara com um ponto deajuste, e transmite um sinal para CV-5, por meio do que o fluxo do Circuitode Reciclagem é mantido constante.
Na figura 3, está mostrada a Unidade de Refrigeração deabsorção (10) que é suprida com CW (20) para remover calor da reação doLíquido Intermediário que escoa no Circuito Intermediário (9). líquidoresfriado gerado pela Unidade de Refrigeração de absorção (10) passa pelocircuito de Líquido resfriado (21) para a Unidade Consumidora 26(a). OControlador de Temperatura (TC-4) no circuito de Líquido resfriado (21)passa sinais para a válvula de controle de três vias (CV-6) no CircuitoIntermediário (9) a montante da Unidade de Refrigeração de absorção (10). eno desvio (22) da Unidade de Refrigeração de absorção (10). A Unidade deRefrigeração de absorção reserva (23) é acionada pelo vapor independente(24) e é suprida com CW (25). O controlador de temperatura TC-5 ficalocalizado no circuito de Líquido resfriado (21) a jusante da Unidade deRefrigeração de absorção reserva (23) e comunica com a válvula de controleCV-7 na entrada de vapor independente (24). A Unidade de Refrigeração deabsorção reserva (23) é acionada por vapor (24) e gera líquido resfriado parao circuito de Líquido resfriado (21).
O Controlador de Temperatura TC-6 fica localizado na saídado lado do processo da Unidade Consumidora (26a) transmite sinais à válvulade controle CV-8 localizada no circuito de Líquido resfriado (21) a jusante daUnidade Consumidora (26a). Mais de uma Unidade Consumidora (26b, etc.)pode ficar localizada em paralelo com a Unidade Consumidora (26a) nocircuito de Líquido resfriado (21). Unidades Consumidoras adicionais sãoassociadas com controladores e válvulas de controle correspondentes.
A carga de resfriamento de Unidades de Refrigeração deabsorção (10, 23) é tão alta que cada qual pode compreender múltiplassubunidades separadas que funcionam juntas como uma única unidade, porexemplo, qualquer quantidade de máquinas, a fim de controlar uma maiorcarga da Unidade Consumidora.
Na operação de partida, interrupção ou parada, a Unidade deRefrigeração reserva (23) fica em operação e o Resfriador de Parada (8b,figura 2) fica em operação de forma parcial ou completa.
Acima de aproximadamente 50 % de carga do Reator EC-1, aUnidade de Refrigeração de absorção (10) fica em operação e o Resfriador doReator (8a, figura 2) e Resfriador de guarnição (12, figura 2) ficam emoperação combinada.
A figura 8 mostra a operação do sistema de integração de calorda invenção no controle da temperatura da Unidade de Refrigeração deabsorção (10). TC-6 recebe uma entrada de temperatura da saída do lado deprocesso da Unidade Consumidora (26a) e compara com um ponto de ajustede saída de temperatura de processo da Unidade Consumidora, e transmite umsinal a CV-7 para operar ou regular o fluxo de líquido resfriado para aUnidade Consumidora (26a). CV-7 pode ficar localizado antes ou depois daUnidade Consumidora (26a).
TC-4 recebe uma entrada de temperatura da saída da Unidadede Refrigeração de absorção (10) e compara com um ponto de ajuste datemperatura de saída da Unidade de Refrigeração de absorção, e transmite umsinal a CV-5 para abrir a válvula de controle de três vias para a Unidade deRefrigeração de absorção (10) ou abrir a válvula de controle de 3 vias (CV-5)para o desvio (22) se TC-4 apresentar uma temperatura respectivamente maiorou menor que o ponto de ajuste.
Na figura 4, a reciclagem de líquido do Resfriador do ReatorEC-I (5) separada pelo separador (6) passa para o Resfriador do Reator EC-I(8a). O Resfriador do Reator EC-I (8a) fica em troca de calor com o CircuitoIntermediário (8), por sua vez em troca de calor com a Unidade deRefrigeração de absorção (10). O Resfriador de Parada (8b) localizado nodesvio do Resfriador de Parada (11) como um desvio do CircuitoIntermediário (9) é suprido com CW independente. O Resfriador de guarniçãodo Reator EC-I (12) fica localizado a jusante do Resfriador do Reator EC-I(8a) na reciclagem de líquido do Reator EC-I (5).
O controlador de temperatura TC-IO fica localizado no ReatorEC-I (1), TC-2 fica localizado na reciclagem de líquido do Reator EC-I (5) ajusante do Resfriador de guarnição (12), e TC-30 fica localizada no CircuitoIntermediário (9) a montante do Resfriador do Reator EC-1 (8a).
A válvula de controle CV-IO fica localizada em um desvio emtorno do Resfriador de guarnição (12), CV-20 no Circuito Intermediário (9)paralelo ao desvio para o Resfriador de Parada (8b), CV-30 fica localizado nodesvio do Resfriador de Parada na entrada para o resfriador de parada doReator (11), e CV-40 fica localizado na reciclagem de líquido do Reator EC-I(5) entre o Resfriador do Reator (8a) e o Resfriador de guarnição (12) (ajusante da tomada do desvio na entrada do Resfriador de guarnição).
O controlador de fluxo FC-IO fica localizado no CircuitoIntermediário (9) a montante do desvio para o Resfriador de Parada (8b) eFC-20 fica localizado na reciclagem de líquido do Reator EC-I (5) a montantedo resfriador do reator 8a.
TC-IO comunica com o Reator EC-I e transmite sinais paraTC-20. TC-20 comunica com a reciclagem de líquido do Reator EC-I (5) eTC-IO e transmite sinais para CV-40 e controlador de posição da válvula XC.TC-30 comunica com o Circuito Intermediário (9) e XC e transmite sinaispara CV-3. FC-IO comunica com o Circuito Intermediário (9) e transmitesinais para CV-20. FC-20 comunica com a reciclagem de líquido do ReatorEC-I (5) e transmite sinais para CV-10.
No sistema de integração de calor, a temperatura do ReatorEC-I é sempre regulada. Quando TC-IO detecta temperatura além de umponto de ajuste, ele comunica com TC-20, que age na válvula CV-40,aumentando o fluxo através do Resfriador de guarnição (12). Quando FC-20detecta um fluxo além de um ponto de ajuste, ele transmite um sinal para abrirCV-10, que aumenta o fluxo por meio do desvio do Resfriador de guarnição(reduzindo o fluxo através do Resfriador de guarnição).
O fluxo no Circuito Intermediário (9) é sempre regulado.Quando FC-IO detecta um fluxo além de um ponto de ajuste, ele transmite umsinal para fechar CV-20 fracionadamente.
A temperatura no Circuito Intermediário (9) é regulada.Quando TC-30 detecta uma temperatura além de um ponto de ajuste, eletransmite um sinal para abrir CV-30 fracionadamente, o que aumenta o fluxoatravés do Resfriador de Parada do Reator (8b).
Para garantir que TC-20 permanece em controle, o ponto deajuste de TC-30 é ajuste por meio do controlador de posição da válvula XC.Limites da saída de TC-20 e TC-30 são aplicados para manter essescontroladores na faixa.
A figura 9 mostra a operação do sistema de integração de calorda invenção no controle da temperatura do Reator EC-1. TC-IO recebe umaentrada de temperatura do Reator EC-I e compara com um ponto de ajuste detemperatura do Reator EC-1, gerando um sinal para TC-20. TC-20 recebeuma entrada de temperatura da Reciclagem de Líquido do Reator EC-I e sinalde TC-10, e gera um sinal para CV-40, abrindo a válvula no caso de o sinalsolicitar maior resfriamento por meio do Resfriador de guarnição (12). TC-30recebe uma entrada de temperatura do Circuito Intermediário (9), e gera umsinal para CV-30, abrindo a válvula de controle do Circuito IntermediárioCV-30 para o desvio do Resfriador de Parada (8b). FC-IO recebe uma entradade vazão do Circuito Intermediário e compara com um ponto de ajuste etransmite um sinal para CV-20, por meio do que o fluxo do CircuitoIntermediário é mantido constante. FC-20 recebe uma entrada de vazão doCircuito de Reciclagem e compara com um ponto de ajuste e transmite umsinal para CV-10, por meio do que o fluxo do Circuito de Reciclagem émantido constante.
Na figura 5 está mostrada a Unidade de Refrigeração deabsorção (10) que é suprida com CW (20) para remover calor de reação doLíquido Intermediário que escoa no Circuito Intermediário (9). Líquidoresfriado gerado pela Unidade de Refrigeração de absorção (10) passa pelocircuito de Líquido resfriado (21) para a Unidade Consumidora 26(a). OControlador de Temperatura (TC-40) no Circuito Intermediário (9) a jusanteda Unidade de Refrigeração de absorção (10) passa sinais para a válvula decontrole (CV-50) no Circuito Intermediário (9) a montante da Unidade deRefrigeração de absorção (10). Controle de pressão diferencial é aplicado nodesvio (22) da Unidade de Refrigeração de absorção (10) por uma Unidade deControle (Y) para manter um fluxo constante no caso de qualquer dasunidades de refrigeração falhar.
A Unidade de Refrigeração de absorção reserva (23) éacionada por vapor independente (24) e é suprida com CW (25). Ocontrolador de temperatura TC-50 fica localizado no circuito de Líquidoresfriado (21) a jusante da Unidade de Refrigeração de absorção reserva (23)e comunica com a válvula de controle CV-7 na entrada de vapor independente(24). A Unidade de Refrigeração de absorção reserva (23) é acionada porvapor (24) e gera líquido resfriado para o circuito de Líquido resfriado (21).
O Controlador de Temperatura TC-60 localizado na saída dolado do processo da Unidade Consumidora (26a) transmite sinais para aválvula de controle CV-70 localizada no circuito de Líquido resfriado (21) ajusante da Unidade Consumidora (26a). Mais de uma Unidade Consumidora(26b, etc.) podem ficar localizadas em paralelo com a Unidade Consumidora(26a) no circuito de Líquido resfriado (21). Unidades Consumidorasadicionais são associadas com controladores de temperatura e válvulas decontrole correspondentes.
A carga de resfriamento das Unidades de Refrigeração deabsorção (10, 23) é tão alta que cada qual pode compreender múltiplassubunidades separadas que funcionam juntas como uma única unidade, porexemplo, qualquer número de máquinas, a fim de controlar uma maior cargada Unidade Consumidora. O controle de pressão diferencial aplicado nodesvio garante operação suave e fluxo constante para as subunidades daUnidade de Refrigeração de absorção (10).
Na operação de partida, interrupção ou parada, a Unidade deRefrigeração de reserva (23) fica em operação e o Resfriador de Parada (8b,figura 4) fica em operação de forma parcial ou total.
Acima de aproximadamente 50 % da carga do Reator EC-1, aUnidade de Refrigeração de absorção (10) fica em operação e o Resfriador doReator (8a, figura 4) e Resfriador de guarnição (12, figura 4) ficam emoperação combinada.
A figura 10 mostra a operação do sistema de integração decalor da invenção no controle da temperatura da Unidade de Refrigeração deabsorção (10). TC-60 recebe uma entrada de temperatura da saída do lado deprocesso da Unidade Consumidora (26a) e compara com um ponto de ajustede saída de temperatura da Unidade Consumidora, e transmite um sinal paraCV-70 para operar ou regular o fluxo de líquido resfriado para a UnidadeConsumidora (26a). CV-70 pode ficar localizada antes ou depois da UnidadeConsumidora (26a).C-40 recebe uma entrada de temperatura do CircuitoIntermediário (9) a montante da Unidade de Refrigeração (10) e compara comuma temperatura do ponto de ajuste do Circuito Intermediário, e transmite umsinal para CV-50 para abrir a válvula de controle para a Unidade deRefrigeração de absorção (10) se TC-40 apresentar uma temperatura superiorao ponto de ajuste.
Na figura 6 está mostrado um separador bifásico (30)compreendendo uma entrada de gás/líquido na retirada lateral do Reator EC-I(31), dispositivo de entrada gás-líquido (32), espaço de líquido (33), espaçode gás (34), saída de reciclagem de líquido do Reator EC-I (35), saída defluxo bifásico reconstituído (36) para o Reator EC-2 (não mostrada),barragem de transbordamento 937) e defletor de acalmação (38). A sangria(39) impede o acúmulo de gás estagnado. A maioria do gás da entrada (31) éseparada no dispositivo de entrada (32) e sai diretamente por meio da saída(36). Uma quantidade de gás é aprisionada como bolhas com líquido dodispositivo de entrada (32) e passa através do defletor de acalmação (38) par oespaço de líquido (33) onde ele sobe e se desprende do líquido e entra noespaço de gás (34). O líquido que sai pela saída (35) é preferivelmente semgás e sai substancialmente como um fluxo de líquido monofásico. A barragemde transbordamento (37) garante que não existe nível de líquido acima dasaída (36), por meio do que gás sai juntamente com líquido como um fluxogás-líquido bifásico, por exemplo, por meio de ume feito ciclone. Isto podeser conseguido por meio de um bico de saída especialmente modelado (porexemplo, cônico). Um nível de líquido acima da saída (36) impediria que gásfosse arrastado para a saída (36).
Exemplos
Exemplo 1 — eficiência de energia
O trabalho do Resfriador do Reator EC-I é convertido emlíquido resfriado, e esta energia, e outra forma, seria perdida. O sistema deintegração de calor da invenção representa uma economia igual ao trabalho doResfriador do Reator EC-1. Para uma usina em escala mundial, isto é daordem de 12 MW.
Exemplo 2 - segurança
A invenção permite operação independente desacoplada doReator EC-I e das Unidades Consumidoras sob circunstâncias específicas.Assim, não pode haver possibilidade de descontrole do Reator EC-I por causade demanda insuficiente de água Fria da(s) Unidades(s) Consumidora(s), etambém não pode haver possibilidade de problemas de Consumidor por causade água Fria insuficiente disponível na partida, operação de parada oudesligamento do Reator EC-1.
Exemplo 3 - Separador
O separador da tecnologia anterior (6) na figura 1 é umseparador gás-líquido padrão que opera em um nível de líquido na base doseparador que tem uma área superficial de separação e acima uma zona gás-líquido bifásica no topo do separador. O separador, portanto, exibe alturasuficiente para separação e precisa de uma baixa velocidade superficial nabase do separador. A entrada de reciclagem de líquido do Reator EC-I (31)precisa aumentar a fim de atingir a capacidade necessária. As exigências deprojeto para o vaso são um certo tempo de permanência máximo e uma certavelocidade superficial de líquido máxima para garantir desagregação do vaporna base do separador. A aplicação dessas exigências de projeto levaria a umvaso em forma de panqueca muito plano com um grau de turbulência muitoalto que levaria a uma desagregação de vapor muito fraca na base doseparador.
O separador (6) da figura 6 atende o tempo de permanênciaexigido na fase líquida a tinge a remoção de gás exigida da entrada (31) nodispositivo de entrada (32), o gás separado saindo diretamente por meio dasaída (36). A saída de líquido (35) é portanto substancialmente sem gás, e saicomo um fluxo de líquido monofásico, garantindo que a bomba de reciclagemde líquido do Reator EC-I pode operar sem cavitação. Substancialmente 100% do gás sai juntamente como líquido com gás-líquido bifásico pela saída(36).

Claims (11)

1. Sistema de integração de calor para remover calor de reaçãode um Reator EC-I e gerar líquido resfriado para uso por Uma ou maisUnidades de Consumidor, em um processo catalítico para produzir EC a partirde EO para conversão em MEG, caracterizado pelo fato de que o sistemacompreende um Reator EC-1, um Resfriador do Reator EC-I adequado pararemover calor de um Reator EC-1, um Circuito Intermediário que fica emcomunicação com o Resfriador do Reator e com uma Unidade deRefrigeração de absorção, e que é adequado para conduzir LíquidoIntermediário entre eles, a Unidade de Refrigeração de absorção sendoadequada para gerar líquido resfriado,e um circuito de líquido resfriado adequado para conduzirlíquido resfriado gerado na Unidade de Refrigeração de absorção para uso poruma ou mais Unidades Consumidoras,o sistema sendo de maneira tal que a Unidade de Refrigeraçãode absorção usa calor gerado no Reator EC-I para gerar líquido resfriado parao circuito de Líquido resfriado e Unidade(s) Consumidora(s),em que o sistema compreende adicionalmente um Resfriadorde Parada que tem uma fonte de resfriamento independente que é adequada,alternativamente ou adicionalmente à Unidade de Refrigeração de absorção,para remover calor do Reator EC-1,e em que o sistema compreende adicionalmente uma fontereserva independente de líquido resfriado que é adequada, alternativamente ouadicionalmente à Unidade de Refrigeração de absorção, para gerar líquidoresfriado, para servir a uma ou mais Unidades Consumidoras.
2. Sistema de integração de calor, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o Circuito Intermediário incluium desvio da Unidade de Refrigeração de absorção por meio do qual líquidode resfriamento Intermediário pode ser conduzido para a Unidade deRefrigeração de absorção para remoção de calor, ou pode desviar da Unidadede Refrigeração de absorção.
3. Sistema de integração de calor, de acordo com areivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que oResfriador do Reator EC-I fica localizado em uma reciclagem de líquido doReator EC-I que compreende uma retirada lateral e uma reciclagem delíquido do Reator EC-I.
4. Sistema de integração de calor, de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende umapluralidade de controladores, uma pluralidade de válvulas de controle e umaou mais Unidades de Controle, em que os controladores fornecem sinaisrelacionados ao carregamento do Reator EC-I e demanda das UnidadesConsumidoras aos controladores ou Unidades de controle, ou umacombinação destas, e/ou às válvulas de controle que regulam a operação doResfriador de Parada e da Unidade de Refrigeração de absorção.
5. Sistema de integração de calor, de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreendeadicionalmente um Resfriador de guarnição do Reator EC-I para regular atemperatura do Reator EC-1, localizado a jusante do Resfriador do ReatorEC-I e a montante do Reator EC-I na reciclagem de líquido do Reator EC-I.
6. Sistema de integração de calor, de acordo com areivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o Resfriador de guarnição ficasob controle de um controlador de reciclagem de líquido do Reator EC-I que,por sua vez, recebe sinais de um controlador do Reator EC-1, e transmite umsinal para uma válvula de controle para o suprimento de CW do Resfriador deguarnição para controlar a temperatura de reciclagem de líquido do ReatorEC-I em uma faixa de temperatura de reciclagem preferida.
7. Sistema de integração de calor, de acordo com areivindicação 5, caracterizado pelo fato de que existe um desvio em torno doResfriador de guarnição, e uma válvula de controle fica localizada no desvio,em que a válvula de controle localizada no desvio é controlada por umcontrolador de fluxo a montante do Resfriador do Reator EC-1; e uma válvulade controle fica localizada na entrada do Resfriador de guarnição e a válvulade controle na entrada do Resfriador de guarnição é controlada por umcontrolador de temperatura localizado a jusante do Resfriador de guarnição ea jusante do ponto onde o desvio une novamente com a corrente dereciclagem de líquido do Reator EC-1.
8. Sistema de integração de calor, de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreendeadicionalmente um separador bifásico para separar fluxo bifásico em umaretirada lateral do Reator EC-I em um primeiro compartimento que provêreciclagem de líquido ao EC-1, e um segundo compartimento que provê umfluxo bifásico a um segundo Reator EC EC-2, de maneira tal que o fluxobifásico para o Reator EC-2 seja estável; em que, preferivelmente o separadoropera sem um nível de líquido no segundo compartimento para acionar ofluxo bifásico para o Reator EC-2, evitando assim o risco de um nível delíquido aumentar e inundar o vaso de separação, e perturbar a remoção de gásda reciclagem de líquido.
9. Processo para separar fluxo bifásico a partir de um ReatorEC-1, em que um separador bifásico está localizado em uma retirada lateraldo Reator EC-1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de(a) reciclar um primeiro compartimento de fase líquida a partirde um primeiro componente do separador bifásico para o Reator EC-1; e(b) prover uma segunda corrente bifásica gás-líquido de umsegundo compartimento do separador bifásico para um reator EC EC-2, demodo que o fluxo bifásico para o Reator EC-2 é estável.
10. Sistema de controle para controlar um sistema deintegração de calor, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9,caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de controladores,Unidades de Controle e/ou válvulas de controle, em que os controladoresfornecem sinais relativos ao carregamento do Reator EC-I e demanda da(s)Unidade(s) Consumidora(s), aos controladores ou Unidades Consumidoras,ou uma combinação destas, e/ou às válvulas de controle que regulam aoperação do Resfriador de Parada e a Unidade de Refrigeração de absorção.
11. Uso do sistema de integração de calor, separador ousistema de controle, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que é em um processo para produzir EC a partirde EO, ou em um processo para produzir MEG a partir de EO por meio deEC.
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