Procedimiento de optimización de procesos químicos que considera la seguridad de las plantas de proceso químico.

Un procedimiento para operar con seguridad una planta de proceso químico que comprende:

medir, para cada uno de una pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas para un procesoquímico particular dentro de una planta de proceso químico particular, una tasa de aumento de la presióndespués de una ignición contenida deliberada de al menos un material dentro del proceso químico particular,para proporcionar una pluralidad de tasas de aumento de la presión que se corresponde con la pluralidad deconjuntos de condiciones de proceso propuestas;

seleccionar de la pluralidad de tasas de aumento de la presión una tasa de aumento de la presión particularque permita una operación segura del proceso químico particular dentro de la planta de proceso químicoparticular; e

implementar el proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular usando al mismotiempo un conjunto de condiciones de proceso particular de la pluralidad de conjuntos de condiciones deproceso que se corresponde con la tasa de aumento de la presión particular de la pluralidad de tasas deaumento de la presión del proceso.

Procedimiento de optimización de procesos químicos que considera la seguridad de las plantas de proceso químico Antecedentes Campo de la invención La invención se refiere, en general, a la optimización de procesos químicos. Más particularmente, la invención se refiere a la optimización de procesos químicos a la vez que considera la seguridad de las plantas de proceso químico.

Descripción de la técnica relacionada Muchos productos químicos industriales se producen en volúmenes generalmente grandes (es decir, miles de toneladas por año) utilizando plantas químicas de proceso. Las plantas de proceso químico se pueden usar para producir productos químicos orgánicos (es decir, incluyendo productos petroquímicos) , así como productos químicos inorgánicos. Las plantas de proceso químico en general se pueden usar para producir productos químicos en un modo de procesamiento discontinuo (es decir, un procesamiento por lotes que usa un reactor químico para proceso discontinuo) o alternativamente en un modo de proceso continuo (es decir, un procesamiento continuo que usa un reactor químico de proceso continuo) .

Cuando se producen productos químicos en general, y cuando se producen productos químicos orgánicos más particularmente, es común en la técnica de procesamiento químico hacer reaccionar un material reactivo químico en condiciones elevadas de temperatura y presión para facilitar una reacción química eficiente del material reactivo químico para dar un material de producto químico deseable. En muchas reacciones químicas, al menos uno de un material reactivo químico y un material producto químico resultante puede ser químicamente inestable (es decir, fácilmente propenso a una reacción química) . La presencia de al menos un material reactivo químico químicamente inestable y un material producto químico químicamente inestable dentro de un reactor químico puede llevar a consideraciones de seguridad dentro de una planta de proceso químico dentro de la cual el material reactivo químico reacciona para producir el material producto químico. A modo de ejemplo no limitante, las reacciones de oxidación de olefinas (es decir, reacciones de epoxidación de olefinas) , tal como la reacción de etileno y oxígeno para producir óxido de etileno, son particularmente susceptibles a la inflamabilidad debido a la presencia de un material reactivo químico orgánico propenso a la oxidación (es decir, una olefina) en presencia de un oxidante (es decir, oxígeno) .

Como antecedente, diversos aspectos de la producción de óxido de etileno que tienen incidencia en la reacción entre etileno y oxígeno a temperatura elevada y presión elevada dentro de una planta de proceso químico son conocidos en la técnica de procesos químicos.

Por ejemplo, Evans et al., en los documentos de Patente Estadounidenses Nos. 6.372.925, Publicación Mundial No. WO/2004/092148 y Publicación Estadounidense No. 2004/0236124, enseña un proceso químico para la producción de óxido de etileno mediante la reacción entre etileno y oxígeno, considerando un efecto de envejecimiento de un catalizador de plata selectivo que se usa dentro del proceso químico. Debido a la consideración del efecto de envejecimiento del catalizador de plata selectivo, el proceso químico proporciona el uso de diferentes temperaturas de reacción y diferentes concentraciones de óxido de etileno como reactivo químico antes y después del envejecimiento del catalizador de plata selectivo que se usa en el proceso químico.

Además, Gar y et al., en la Patente Estadounidense No. 7.153.985, enseña un proceso químico para producir óxido de etileno mediante la reacción entre etileno y oxígeno, a la vez que se evita una condición de pos-ignición dentro de una planta de proceso químico dentro de la cual se lleva a cabo el proceso químico. La condición de pos-ignición dentro de la planta de proceso químico se evita parcialmente mediante el control de una concentración de hidrocarburos que tienen al menos cuatro átomos de carbono dentro de la planta de proceso químico como indicación de susceptibilidad de la planta de proceso químico a la condición de pos-ignición. El documento US 2007/023379 desvela un proceso para mezclar un oxidante que tiene potencial explosivo con un hidrocarburo.

Es probable que la seguridad de la planta de proceso químico continúe siendo de considerable importancia dentro del contexto de la implementación de procesos químicos nuevos y existentes dentro de las plantas de proceso químico. Para este fin, son convenientes procedimientos generales que se puedan usar para asegurar la seguridad de la planta de proceso químico cuando se implementan procesos químicos nuevos o existentes dentro de la plantas de proceso químico.

Sumario La invención proporciona un procedimiento para operar con seguridad una planta de proceso químico (es decir, que normalmente incluye un reactor químico) cuando se implementa un proceso químico dentro de la planta de proceso químico (es decir, que normalmente incluye en particular implementar el proceso químico dentro del reactor químico) . El procedimiento se basa en la medición de una tasa de aumento de la presión dentro de un recipiente de contención después de la ignición deliberada dentro del recipiente de contención de al menos un material que se usa en el proceso químico. Una pluralidad de mediciones de la tasa de aumento de presión precedente dentro del recipiente de contención se lleva a cabo para una pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso químico propuestas. Las igniciones deliberadas para la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso químico propuestas normalmente (aunque no necesariamente) se llevan a cabo en un recipiente de contención del aparato de ensayo separado de la planta de proceso químico. La invención contempla que cuando se implementa el proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular, se selecciona uno de la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso químico propuestos para la operación segura de la planta de proceso químico sobre la base de una tasa de aumento de la presión dentro del recipiente de contención que permite la operación segura de la planta de proceso químico.

Un procedimiento particular para operar con seguridad una planta de proceso químico de acuerdo con la invención incluye medir, para cada una de una pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas para un proceso químico particular dentro de una planta de proceso químico particular, una tasa de aumento de la presión después de una ignición contenida deliberada de al menos un material dentro del proceso químico particular. La medición precedente proporciona de este modo una pluralidad de tasas de aumento de la presión que se corresponden con la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas. Este procedimiento particular también incluye seleccionar de la pluralidad de tasas de aumento de la presión una tasa de aumento de la presión particular que permite una operación segura del proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular. Este procedimiento particular también incluye implementar el proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular usando al mismo tiempo un conjunto de condiciones de proceso particulares de la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso que corresponden a la tasa de aumento de la presión particular de la pluralidad de tasas de aumento de presión.

Otro procedimiento particular para operar con seguridad una planta de proceso químico de acuerdo con la invención también incluye medir, para cada una de una pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas para un proceso químico particular dentro de una planta de proceso químico particular, una tasa de aumento de la presión después de una ignición contenida deliberada de al menos un material dentro del proceso químico particular. La medición precedente también proporciona de este modo una pluralidad de tasas de aumento de la presión que se corresponden con la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas. Este procedimiento particular también incluye seleccionar la pluralidad de tasas de aumento de la presión de una sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión que permite una operación segura del proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular. Este procedimiento particular también incluye determinar para cada tasa de aumento de la presión dentro de la sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión un valor de un parámetro auxiliar para el proceso químico particular. La anterior determinación proporciona de este modo una sub-pluralidad de valores del parámetro auxiliar... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para operar con seguridad una planta de proceso químico que comprende:

medir, para cada uno de una pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas para un proceso químico particular dentro de una planta de proceso químico particular, una tasa de aumento de la presión después de una ignición contenida deliberada de al menos un material dentro del proceso químico particular, para proporcionar una pluralidad de tasas de aumento de la presión que se corresponde con la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas;

seleccionar de la pluralidad de tasas de aumento de la presión una tasa de aumento de la presión particular que permita una operación segura del proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular; e implementar el proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular usando al mismo tiempo un conjunto de condiciones de proceso particular de la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso que se corresponde con la tasa de aumento de la presión particular de la pluralidad de tasas de aumento de la presión del proceso.

2. Un procedimiento para operar con seguridad una planta de proceso químico que comprende:

medir, para cada uno de una pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas para un proceso químico particular dentro de una planta de proceso químico particular, una tasa de aumento de la presión después de una ignición contenida deliberada de al menos un material dentro del proceso químico particular, para proporcionar una pluralidad de tasas de aumento de la presión que se corresponde con la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas;

seleccionar de la pluralidad de tasas de aumento de la presión una sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión que permita una operación segura del proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular;

determinar para cada tasa de aumento de la presión dentro de la sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión un valor de un parámetro auxiliar para el proceso químico particular, para proporcionar de este modo una sub-pluralidad de valores del parámetro auxiliar para el proceso químico particular que se corresponde con la sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión; e implementar el proceso químico particular dentro de la planta de proceso químico particular a la vez que se usa un conjunto de condiciones de proceso particular de la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas que se corresponde con una tasa de aumento de la presión particular de la sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión que está optimizada con respecto a un valor particular del parámetro auxiliar seleccionado de la sub-pluralidad de valores del parámetro auxiliar.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la planta de proceso químico comprende una planta de proceso químico discontinuo.

4. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la planta de proceso químico comprende una planta de proceso químico continuo.

5. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que el proceso químico particular comprende un proceso químico orgánico.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que el proceso químico orgánico comprende un proceso de oxidación.

7. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que el proceso químico particular comprende un proceso químico inorgánico.

8. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la ignición contenida deliberada y la medición de la tasa de aumento de la presión se lleva a cabo utilizando un aparato de ensayo separado de la planta de proceso químico particular.

9. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que el proceso químico particular es un proceso químico de oxidación de olefinas.

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que la reacción de oxidación de olefinas comprende una reacción de epoxidación de etileno.

11. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que la reacción de oxidación de olefinas comprende una reacción diferente de la de epoxidación de etileno.

12. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que la selección proporciona una sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión que permiten la operación segura del proceso químico de oxidación de olefinas dentro de la planta de proceso químico particular.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, que además comprende determinar para cada tasa de aumento de la

presión dentro de la sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión un valor de un parámetro auxiliar para el proceso químico de oxidación de olefinas, para proporcionar de este modo una sub-pluralidad de valores del parámetro auxiliar para el proceso químico de oxidación de olefinas que se corresponde con la sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, en el que la implementación del proceso químico de oxidación de olefinas dentro de la planta de proceso químico particular usa un conjunto de condiciones de proceso particular de la pluralidad de conjuntos de condiciones de proceso propuestas que se corresponde con una tasa de aumento de la presión particular de la sub-pluralidad de tasas de aumento de la presión que está optimizada con respecto a un valor particular del parámetro auxiliar seleccionado de la sub-pluralidad de valores del parámetro auxiliar.