BRPI0711058A2 - processo para a fabricação de dissulfeto de carbono, e, uso de uma corrente lìquida - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA A FABRICAçãO DE DISSULFETO DE CARBONO, E, USO DE UMA CORRENTE LìQUIDA A invenção fornece um processo para fabricação de dissulfeto de carbono que compreende fornecer uma carga de alimentação que compreende um composto hidrocarbonáceo a uma zona de reação contendo uma fase de enxofre elementar líquido e reagir, na fase de enxofre líquida, em uma temperatura na faixa de 350 a 750<198>C e uma pressão na faixa de 3 a 200 bar (absoluta) e na ausência de um catalisador, o composto hidrocarbonáceo com enxofre elementar na ausência de oxigênio molecular. A invenção ainda fornece o uso de uma corrente liquida que compreende dissulfeto de carbono e sulfeto de hidrogênio obteníveis por tal um processo para recuperação melhorada do óleo.
Description
PROCESSO PARA A FABRICAÇAO DE DISSULFETO DE CARBONO,E, USO DE UMA CORRENTE LÍQUIDA"
A presente invenção fornece um processo para a fabricação dedissulfeto de carbono e o uso de uma corrente líquida compreendendodissulfeto de carbono e sulfeto de hidrogênio obtenível por tal processo pararecuperação melhorada do óleo.
Dissulfeto de carbono é tipicamente fabricado reagindo umhidrocarboneto inferior com enxofre elementar que está na fase vapor deacordo com a equação de reação:
CnH2(n+l) + (3n + 1)S nCS2 + (n + 1)H2S (1)
Na GB 1.173.344, por exemplo, é revelado um processo parareagir enxofre na fase vapor e propano na ausência de um catalisador sob umapressão não excedente de 10 atm em uma zona de reação a qual é mantida emuma temperatura de 550 a 85O0C.
Na U.S 3.087.788 é revelado um processo para produzirdissulfeto de carbono de gás hidrocarboneto e enxofre em vapor em umestágio de reação não catalítico combinado com, preferivelmente,preferivelmente seguido por, um estágio de reação catalítico, segundo osquais ambos estágios são operados em uma pressão entre 2 e 20 atm e umatemperatura entre 400 e 750°C.
E também sabido fabricar dissulfeto de carbonocataliticamente reagindo enxofre líquido com hidrocarboneto. Na U.S2.492.719, por exemplo, é revelado um processo para preparar dissulfeto decarbono, segundo a qual uma suspensão de catalisador em enxofre em fusão écontatada com um gás hidrocarboneto em uma temperatura deaproximadamente 500 a 700°C, sob pressão suficiente para manter o enxofrena fase líquida.
Dissulfeto de carbono é conhecido por ser um solventeadequado para recuperação melhorada do óleo por inundação miscível. Narecuperação melhorada do óleo por inundação miscível, um solvente paraóleo é introduzido em um reservatório para óleo e dirigido através doreservatório para aumentar a recuperação do óleo do reservatório alémdaquilo que pode ser alcançado por meio convencional. Na U.S 3.847.221,por exemplo, o uso de dissulfeto de carbono para recuperação melhorada doóleo de areia de alcatrão é revelado.
Tem sido agora revelado que dissulfeto de carbono pode serfabricado com um rendimento atrativo reagindo enxofre líquido com umhidrogênio na ausência de um catalisador.
Conseqüentemente, a presente invenção fornece um processopara a fabricação de dissulfeto de carbono compreendendo fornecer umacarga de alimentação compreendendo um composto hidrocarbonáceo parauma zona de reação contando uma fase de enxofre elementar líquido ereagindo, na fase de enxofre líquido, em uma temperatura na faixa de 350 a750°C e uma pressão na faixa de 3 a 200 bar (absoluto) e na ausência de umcatalisador, o composto hidrocarbonáceo com enxofre elementar na ausênciade oxigênio molecular.
Uma vantagem do processo de acordo com a invenção é queele pode ser realizado na ausência de um catalisador.
Comparado ao processo em fase vapor convencional paraprodução de dissulfeto de carbono, o processo de acordo com a invenção tema vantagem que não existe a necessidade de vaporizar o enxofre.
No processo de acordo com a invenção sulfeto de hidrogênio edissulfeto de carbono compreendendo fase gasosa é obtido. A fase gasosapode também compreender composto hidrocarbonáceo não convertido eenxofre elementar. Sujeitando-se a fase gasosa a uma única etapa ou etapas decondensação seqüenciais, uma corrente líquida compreendendo dissulfeto decarbono e sulfeto de hidrogênio é obtido do processo de acordo com ainvenção que pode adequadamente ser usado para recuperação melhorada doóleo.
Conseqüentemente, a presente invenção ainda fornece o uso deuma corrente líquida compreendendo dissulfeto de carbono e sulfeto decarbono para recuperação melhorada do óleo, a corrente líquida sendoobtenível por um processo como acima definido.
No processo de acordo com a invenção, dissulfeto de carbonoé produzido reagindo um composto hidrocarbonáceo com enxofre elementarem uma zona de reação contendo uma fase líquida de enxofre elementar. Areação entre o composto hidrocarbonáceo e enxofre elementar é realizada nafase líquida de enxofre. Os reagentes são reagidos um com o outro em umatemperatura na faixa de 350 a 750°C e em uma pressão suficiente para manteruma fase líquida do enxofre elementar.
A reação é realizada adequadamente em um reator químicopadrão, por exemplo, um reator tanque. Tal um reator usualmentecompreende um reator tubular vertical. A relação de comprimento/diâmetropode variar de 20/1 a 1/3, e está adequadamente entre 10/1 e 1/1, porexemplo, entre 5/1 e 1,5/1. A carga de alimentação hidrocarbonácea éintroduzida me extremidade inferior do reator, pelo menos em um nívelinferior do que o centro da coluna com enxofre líquido expandido.
Preferivelmente a alimentação hidrocarbonácea é introduzida na terceira maisinferior coluna com enxofre líquido expandido, mais preferivelmente a quartainferior, por exemplo, a 10% da altura da coluna com enxofre líquidoexpandido ou mesmo inferior. A reação entre a alimentação hidrocarbonáceae o enxofre ocorre dentro dos limites no reator de enxofre líquido expandido.O processo da invenção compreende reatores fixos, reatores giratórios não sãousados.
Uma carga de alimentação que compreende um compostohidrocarbonáceo é fornecida à zona de reação contendo a fase de enxofreelementar líquido. Referência aqui a um composto hidrocarbonáceo é a umcomposto tendo átomos de carbono e hidrogênio e, opcionalmente, umaquantidade menor de heteroátomos tais como oxigênio, enxofre ou nitrogênio.
0 composto hidrocarbonáceo pode ser gasoso, líquido ou sólido nascondições de reação aplicadas. Exemplos de compostos hidrocarbonáceos
adequados são hidrocarbonetos, asfaltenos, mercaptanos, tiofenos, ealquilpolilsulfetos. Preferivelmente, o composto hidrocarbonáceo é gasosonas condições de reação aplicadas.
Preferivelmente, o composto hidrocarbonáceo é umhidrocarboneto, mais preferivelmente um hidrocarboneto alifático saturado ouinsaturado, mais preferivelmente um hidrocarboneto alifático com na faixa de1 a 20 átomos de carbono. Hidrocarbonetos saturados com 1 a 4 átomos decarbono, em particular metano, etano, e propano, são reagentesparticularmente adequados no processo de acordo com a invenção.
No processo de acordo com a invenção, o composto15 hidrocarbonáceo e enxofre elementar reagem um com o outro. No caso ocomposto hidrocarbonáceo é um hidrocarboneto alifático saturado, a reação éde acordo com a equação de reação geral:
CnH2(n+1) + (3n+l)S nCS2 + (n+l)H2S
A carga de alimentação pode compreender mais que umcomposto hidrocarbonáceo. A carga de alimentação pode tambémcompreender outros compostos, por exemplo, sulfeto de hidrogênio, óxidos decarbono, e gases inertes tais como nitrogênio e hélio. Exemplos de cargas dealimentação adequadas para o processo de acordo com a invenção são gásnatural, gás propano liqüefeito (LPG), destilados a vácuo ou atmosféricos,correntes de óleo pesado tais como o resíduo obtido após destilação a vácuoe/ou atmosférica do óleo bruto, gás residual contendo mercaptano de umabsorvedor de mercaptano. Um composto hidrocarbonáceo particularmenteadequado que compreende carga de alimentação é gás natural.
No processo de acordo com a invenção, a carga de alimentaçãoirá tipicamente ser continuamente fornecida à zona de reação. No caso ocomposto hidrocarbonáceo é sólido nas condições de reação aplicadas, acarga de alimentação é preferivelmente fornecida à zona de reação pré-misturando a com a fase de enxofre líquido com a qual a zona de reação épara ser preenchida. Isso pode também ser feito no caso de um compostohidrocarbonáceo que seja líquido nas condições de reação aplicadas.Preferivelmente, uma carga de alimentação é continuamente fornecida à zonade reação.
No caso de uma carga de alimentação gasosa, o processo podeser realizado em qualquer configuração de reator adequada para contatar gás-líquido, tipicamente borbulhando os reagentes gasosos através de um reatorpreenchido com enxofre líquido. De modo a evitar a formação de cargas degás, o reator pode conter contactadores sólidos, por exemplo, um recheio ougazes estruturadas. Para um composto hidrocarbonáceo, o tempo de contatoinicial do composto hidrocarbonáceo com o enxofre líquido estápreferivelmente na faixa de 0,1 a 200 segundos. Será observado que o tempode contato ótimo irá aumentar a natureza refrativa do compostohidrocarbonáceo. Um composto hidrocarbonáceo que é sólido nas condiçõesde reação aplicadas irá, portanto, geralmente requerer um tempo de contatomais longo que um composto hidrocarbonáceo que é líquido nas condições dereação aplicadas e um composto líquido irá requerer um tempo de contatomais longo do que um composto gasoso.
Uma corrente de enxofre líquido de reposição pode sercontinuamente fornecida à zona de reação. Alternativamente, o enxofreelementar na zona de reação é periodicamente refrigerado. Usualmente aquantidade de enxofre líquido irá compreender 10-90% em volume do volumedo reator total, preferivelmente 20-80% em volume, mas preferivelmente 30-70% em volume.
O processo de acordo com a invenção é realizado em umatemperatura na faixa de 350 a 750°C, preferivelmente de 400 a 700°C, maispreferivelmente de 400 a 650°C, especialmente entre 500 e 550°C.
Os reagentes são reagidos um com o outro em uma pressãoque é suficiente para manter uma fase de enxofre elementar líquido. Portanto,a pressão fortemente depende da temperatura da reação. Preferivelmente, apressão está na faixa de 3 a 200 bar (absoluta), mais preferivelmente de 5 a100 bar (absoluta), mesmo mais preferivelmente de 5 a 30 bar (absoluta).
No processo de acordo com a invenção, a fase gasosaprincipalmente compreende dissulfeto de carbono, sulfeto de hidrogênio, eenxofre elementar é formado. No caso um composto hidrocarbonáceo gasosoé usado, a fase gasosa tipicamente também compreende compostohidrocarboneto não convertido.
Preferivelmente, o processo de acordo com a invenção aindacompreende remover a fase gasosa compreendendo dissulfeto de carbono esulfeto de hidrogênio da zona de reação e condensar pelo menos pelo menosparte da fase gasosa para obter uma corrente líquida compreendendodissulfeto de carbono.
Se o efluente da zona de reação é um efluente gasoso e líquidomisturado, tal como, pode, por exemplo, ser o caso se uma carga dealimentação líquida for fornecida à zona de reação, as fases gasosa e líquidado efluente irão primeiro ser separadas em um separador de gás-líquido.
A fase gasosa removida pode ser condensada para obter umacorrente líquida compreendendo dissulfeto de carbono. Preferivelmente, afase gasosa é submetida às etapas de condensação parcial seqüenciais paraobter uma corrente líquida com uma concentração maior de dissulfeto decarbono. Etapas de purificação outras que condensação podem também serfornecidas de modo a obter uma corrente líquida compreendendo dissulfeto decarbono com a composição desejada.
Preferivelmente, a fase gasosa removida da zona de reação éprimeiro resfriada em pressão super-atmosférica para uma temperatura naqual o enxofre elementar condensa enquanto dissulfeto de carbono e ouroscomponentes permanecem na fase vapor destituída de enxofre. O enxofrecondensado pode então ser reciclado para a zona de reação. A fase vapordestituída de enxofre pode ser condensada para obter a corrente líquidacompreendendo dissulfeto de carbono. Será observado que a composiçãodesejada da corrente líquida que compreende dissulfeto de carbono irádeterminar as etapas de condensação e/ou ainda purificação necessárias. Paraas aplicações convencionais de dissulfeto de carbono, por exemplo, seu usocomo matéria-prima para produção de raiom ou como solvente, uma altapureza de dissulfeto de carbono é desejada. Se a corrente líquida é usada pararecuperação melhorada do óleo, isto é, injetando-a em um reservatório de óleopara aumentar a produção de óleo daquele reservatório, a corrente dedissulfeto de carbono líquido pode compreender quantidades substanciais deoutros componentes tais como sulfeto de hidrogênio e compostoshidrocarbonáceo.
A corrente líquida compreendendo dissulfeto de carbono que éformada no processo de acordo com a invenção é particularmente adequadapara ser usada na recuperação melhorada do óleo, já que a corrente líquidatipicamente compreende componentes outros que dissulfeto de carbono quenão necessitam ser removidos para essa aplicação. Portanto, o processo deacordo com a invenção preferivelmente ainda compreende injetar a correntelíquida compreendendo dissulfeto de carbono em um reservatório de óleo pararecuperação melhorada do óleo. A corrente líquida que compreende dissulfetode carbono pode ser misturada com outros componentes ou correntes líquidaantes de ser injetada no reservatório de óleo.
Tipicamente, a corrente líquida que compreendendo dissulfetode carbono obtenível pelo menos processo de acordo com a invenção irátambém compreender sulfeto de hidrogênio dissolvido no dissulfeto decarbono, usualmente em uma concentração na faixa de 0,1 a 66% em peso desulfeto de hidrogênio baseado no peso de dissulfeto de carbono. Tal umacorrente líquida que compreende dissulfeto de carbono e sulfeto de hidrogênioé particularmente adequada para recuperação melhorada do óleo. Portanto, ainvenção ainda fornece o uso de uma corrente líquida que compreendedissulfeto de carbono e sulfeto de hidrogênio obtenível pelo processo deacordo com a invenção para recuperação melhorada do óleo.Exemplos
Em um tubo de quartzo do reator (diâmetro interno 12 mm;comprimento 40 mm) uma quantidade de enxofre elementar pulverizado écarregada. O reator é levado a uma pressão de 10 bar (absoluta) com um fluxode nitrogênio e o reator é aquecido a uma temperatura de reação acima de400°C. Na temperatura de reação, o tubo do reator foi preenchido com umacoluna de enxofre líquido com uma altura de 15 cm. Uma mistura gasosa quecompreende um hidrocarboneto (metano ou etano) foi fornecida para o fundodo reator. No topo do reator, um efluente gasoso foi removido. A composiçãodo efluente gasoso foi analisada pela cromatografia gasosa. Sete experimentosdiferentes foram realizados.
Na tabela, as condições de reação e os resultados são fornecidos para experimentos 1 a 7.Tabela 1. Condicoes de reacao e reultados para experimentos 1 a 7
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a hc: hidrocarboneto
b mistura de gas de alimentacao em litros normais (litros em condicoes STP, isto e, 0ºC e 1 atm) por hora
Claims (10)
1. Processo para a fabricação de dissulfeto de carbono,caracterizado pelo fato de que compreende fornecer uma carga de alimentaçãoque compreende um composto hidrocarbonáceo a uma zona de reação quecontém uma fase de enxofre elementar líquido e reagir, na fase de enxofrelíquido, em uma temperatura na faixa de 350 a 75O0C e uma pressão na faixade 3 a 200 bar (absoluta) e na ausência de um catalisador, o compostohidrocarbonáceo com enxofre elementar na ausência de oxigênio molecular.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a carga de alimentação que compreende o compostohidrocarbonáceo é introduzida no enxofre líquido na extremidade inferior doreator.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que o composto hidrocarbonáceo é um compostoque é gasoso nas condições de reação.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 3, caracterizado pelo fato de que o composto hidrocarbonáceo é umhidrocarboneto, preferivelmente um hidrocarboneto alifático saturado ouinsaturado, mais preferivelmente um hidrocarbonato alifático com até 20átomos de carbono, mais preferivelmente um hidrocarbonato alifáticosaturado com até 4 átomos de carbono.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a temperatura na zona de reaçãoestá na faixa de 400 a 700°C, preferivelmente de 400 a 650°C.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a pressão na zona de reação estána faixa de 3 a 200 bar (absoluta), preferivelmente de 5 a 100 bar (absoluta),mais preferivelmente de 5 a 30 bar (absoluta).
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que ainda compreende remover umafase gasosa que compreende dissulfeto de carbono e sulfeto de hidrogênio dazona de reação, condensar pelo menos parte da fase gasosa para obter umacorrente líquida que compreende dissulfeto de carbono.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que ainda compreende injetar a corrente líquida que compreendedissulfeto de carbono em um reservatório de óleo para recuperação melhoradado óleo.
9. Uso de uma corrente líquida que compreende dissulfeto decarbono e sulfeto de hidrogênio obtenível por um processo como definido nareivindicação 7, caracterizado pelo fato de ser para recuperação melhorada doóleo.
10. Processo de recuperação melhorada de óleo, caracterizadopelo fato de que usa dissulfeto de carbono, opcionalmente combinado comsulfeto de hidrogênio, fabricado de acordo com o processo como definido emqualquer uma das reivindicações 1 a 7.
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