Métodos y sistemas para la producción de olefinas.

Un ejemplo del método de la invención incluye un procedimiento para producir una olefina que comprende las etapas de comunicar con una sección de destilación una corriente de alimentación que comprende una parafina,

comunicar con un reactor la corriente de salida de la sección de destilación y hacer reaccionar en el reactor la corriente de salida de la sección de destilación para producir una corriente de salida del reactor que comprende una olefina. La corriente de alimentación de un fraccionador, que está en comunicación con y aguas abajo de la corriente de salida del reactor, se pone en comunicación con el fraccionador de olefina, y la corriente de salida del fraccionador se pone en comunicación con el compresor de una bomba de calor. La corriente de salida del compresor de la bomba de calor se pone en comunicación con la sección de destilación y el calor procedente de la corriente de salida del compresor de la bomba de calor se usa para recalentar la corriente de la sección de destilación que contiene parafina sin reaccionar.

Métodos y sistemas para la producción de olefinas Declaración de prioridad

Esta solicitud reivindica prioridad a la solicitud de patente de EE.UU. N° 13/299.656 que fue presentada el 18 de noviembre de 211.

Campo de la invención

Un campo de la presente invención incluye unos procedimientos para la producción de una defina, incluido un procedimiento de deshidrogenación. Otro campo es la producción de propileno.

Antecedentes de la invención

Los hidrocarburos de defina son apreciados para la producción de una variedad de materiales, incluidos muchos productos petroquímicos. En algunos procedimientos de deshidrogenación se modifican los hidrocarburos saturados de cadena corta para formar la correspondiente defina. Una defina particularmente útil es el propileno, el cual se produce por deshidrogenación de propano. El propileno es un producto petroquímico de una utilidad muy grande con una demanda cada vez mayor. El propileno se usa en la producción de polipropileno, acrilonitrilo, ácido acrílico, acroleína, y muchos otros compuestos útiles. El polipropileno se usa ampliamente en muchos productos de consumo e industriales.

Los procedimientos de deshidrogenación de propano que producen definas, tales como el propileno, pueden incluir alimentar propano a una unidad de deshidrogenación, donde es deshidrogenado usando un catalizador, para formar propileno. Un compresor comprime a una presión alta el efluente de la unidad de deshidrogenación para recuperar, en una sección de recuperación, el propano y el propileno sin reaccionar. El efluente comprimido del reactor se enfría para maximizar la recuperación de propano y propileno.

La corriente de producto hidrocarbonado se puede comunicar desde la unidad de recuperación con una columna de destilación desetanizadora, donde se recupera el etano y los componentes más ligeros en forma de gas de cabeza, y el propano y el propileno, y se extraen en forma de corrientes de cola los compuestos de punto de ebullición elevado. Estas corrientes de cola se comunican luego con una columna de destilación fraccionadora de propileno, donde el propileno se recupera en forma de líquido de cabeza y el propano sin reaccionar de las corrientes de cola se puede reciclar de nuevo a la unidad de deshidrogenación.

Estos procedimientos requieren a menudo un importante aporte de energía para hervir, presurizar y procesar de otras maneras las diversas etapas. Las importantes demandas de energía conducen a unos costes altos y a otras desventajas.

Compendio de la invención

Un ejemplo de un método de la invención incluye un procedimiento para producir una olefina que comprende las etapas de comunicar con una sección de destilación una corriente de alimentación que comprende una parafina, comunicar con un reactor la corriente de salida de la sección de destilación y hacer reaccionar en el reactor la corriente de salida de la sección de destilación para producir una corriente de salida del reactor que comprende una olefina. La corriente de alimentación del fraccionador, que está en comunicación con y aguas abajo de la corriente de salida del reactor, se comunica con el fraccionador de olefina, y la corriente de salida del fraccionador se comunica con el compresor de una bomba de calor. La corriente de salida del compresor de la bomba de calor se comunica con la sección de destilación y el calor de la corriente de salida del compresor de la bomba de calor se utiliza para recalentar la corriente de la sección de destilación que contiene parafina sin reaccionar. En muchas, pero no en todas, realizaciones de la invención, la olefina es el propileno y la parafina es el propano. Las realizaciones de la invención consiguen importantes ahorros mediante la extracción de calor de la corriente de salida de compresor de la bomba de calor que no se aprovechó anteriormente con fines útiles.

Descripción detallada de los dibujos

La Figura 1 es un esquema de flujo de proceso útil para ilustrar un ejemplo del método de la invención;

la Figura 2 es un esquema de flujo de proceso de una sección de destilación que es útil para ilustrar un ejemplo del método de la invención;

la Figura 3 es un esquema de flujo de proceso de una sección de destilación alternativa que es útil para ilustrar un ejemplo del método de la invención;

la Figura 4 es un esquema de flujo de proceso de otra sección de destilación más que es útil para ilustrar un ejemplo del método de la invención; y,

la Figura 5 es un esquema de flujo de proceso útil para ilustrar otro ejemplo del método de la invención.

Descripción detallada de la invención

Las realizaciones de la invención consiguen beneficios y ventajas importantes al reducir significativamente los aportes de energía necesaria para la producción de propileno. Muchas realizaciones de la invención consiguen esto por medio de nuevos procedimientos que aprovechan la energía calorífica que, en los procedimientos de la técnica anterior, a menudo se perdía en la atmósfera. Al considerar las diversas realizaciones de la invención ilustradas en esta memoria, se apreciará que la invención encuentra su utilidad en aplicaciones para la producción de olefinas a partir de parafinas en general y no se limita a la producción de propileno. Sin embargo, existe una importante utilidad cuando las realizaciones de la invención se ponen en práctica con propileno, a causa de lo cual se ha seleccionado unos ejemplos de realizaciones correspondientes para su ilustración en esta memoria.

Con referencia ahora a las figuras, la Fig. 1 es un esquema de un ejemplo de realización de la invención de un procedimiento para la producción de propileno. La corriente de alimentación 1 se alimenta a una sección de destilación 12 donde se extraen los contaminantes de la corriente de alimentación 1. La corriente de alimentación 1 puede contener diversos componentes, siendo un ejemplo al menos 95% de propano (en peso), con impurezas que incluyen etano, diversos hidrocarburos con una cadena de cuatro carbonos. La corriente de salida 14 de la sección de destilación, que puede ser predominantemente propano, se comunica con un reactor 16, donde se hace reaccionar con un catalizador para producir propileno. El efluente del reactor se puede enfriar para mejorar la recuperación de hidrocarburos (no representado).

La corriente de salida 18 del reactor, que contiene propileno (con algo de etano y potencialmente otras impurezas), se comunica con una columna desetanizadora 2, donde se extrae en forma de vapor de cabeza 22 impurezas tales como hidrógeno, metano, etano y etileno. El propileno producto y el propano sin reaccionar se toman como la corriente de cola 24 de la desetanizadora, que se dirige al fraccionador de olefina 26 (que puede ser un fraccionador de propileno y se puede denominar por conveniencia como "fraccionador 26"). La corriente de cabeza 27 del fraccionador contiene un alto porcentaje de propileno. La corriente de cola 28 del fraccionador, que contiene propano sin reaccionar y al menos algunos componentes de punto de ebullición elevado, se recicla de nuevo a la sección de destilación 12 para la extracción de los componentes de punto de ebullición elevado.

La corriente adicional de salida 3 del fraccionador, que contiene al menos algo, y en algunos casos tanto como 1%, de propileno en fase vapor, se comprime en el compresor 32 de una bomba de calor de dos etapas (que se puede denominar por conveniencia como

"HPC 32"). La primera corriente de salida 34 del HPC se recicla al fraccionador 26 en forma de reflujo después de suministrar calor al rehervidor del fraccionador (descrito más adelante), y la segunda corriente de salida 36 del HPC, de mayor presión y temperatura, se comunica con el intercambiador de calor 38 de la sección de destilación, donde se usa para calentar la corriente 4 de la sección de destilación que incluye propano sin reaccionar. El intercambiador de calor 38, así como otros intercambiadores de calor comentados en esta memoria, puede ser de cualquier diseño convencional, siendo un ejemplo el diseño de carcasa y tubos con flujo a contracorriente y siendo otro ejemplo el uso de tecnologías de alta transferencia de calor, tales como la de Highflux (disponible en UOP, des Plaines, IL), o intercambiadores del tipo de placas. En algunas realizaciones (pero no en todas), el intercambiador de calor 38 puede ser un rehervidor, y en esta memoria se puede denominar como tal en algunas realizaciones. Luego, la segunda corriente de salida 36 del HPC se puede comunicar de nuevo con el fraccionador 18 en forma de reflujo (como se representa) o se puede comunicar con otros componentes, tales como un tanque de recogida de propileno (no representado).

1.- Un procedimiento para producir una olefina que comprende las etapas de:

comunicar una corriente de alimentación (1) que comprende una parafina con una sección de destilación (12);

comunicar la corriente de salida (14) de la sección de destilación con un reactor (16) y hacer reaccionar en el reactor (16) la corriente de salida (14) de la sección de destilación para producir la corriente de salida (18) del reactor que comprende una olefina;

comunicar la corriente de alimentación (24) del fraccionador, que está en comunicación con y aguas abajo de la corriente de salida (14) del reactor, con el fraccionador de olefina (26), y comunicar la corriente de salida (3) del fraccionador con el compresor (32) de una bomba de calor; y,

comunicar la corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor con la sección de destilación (12) y usar el calor procedente de la corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor para recalentar la corriente (4) de la sección de destilación que contiene parafina sin reaccionar.

2.- Un procedimiento para producir una olefina según se define en la reivindicación 1, en donde la sección de destilación (12) comprende una pluralidad de columnas de destilación individuales (5, 52) dispuestas en serie entre sí, en donde la corriente de la sección de destilación que contiene parafina sin reaccionar es la primera corriente de reciclo (57) de la columna de destilación procedente de la primera columna de destilación (5), que comunica la corriente de cola (56) de la primera columna de destilación con una segunda columna de destilación (52) para la posterior recuperación de parafina.

3.- Un procedimiento para producir una olefina según se define en la reivindicación 2, en donde la corriente de reciclo (57) de la primera columna de destilación tiene un punto de ebullición que es más de 2°C menor que el punto de ebullición de la corriente de cola (64) de la segunda columna de destilación.

4.- Un procedimiento para producir una olefina según se define en la reivindicación 2, en donde la corriente de cabeza (54) de la primera columna de destilación y la corriente de cabeza (58) de la segunda columna de destilación se combinan y se ponen en comunicación con un fraccionador de olefina (26) aguas abajo del reactor (16).

5.- Un procedimiento para producir una olefina según se define en la reivindicación 1, en donde la sección de destilación (12) incluye una columna de destilación (7) que tiene un rehervidor superior (38), usando el rehervidor superior (38) la corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor para calentar la corriente de reciclo (82) comunicada desde la columna (7) de la sección de destilación en una posición por encima de la posición de extracción de la corriente de cola (74) de la columna de destilación y por debajo de la posición de extracción de la corriente de cabeza (72) de la columna de destilación, la corriente de reciclo (82) es reciclada de nuevo a la columna de destilación (7) para la recuperación posterior de parafina después de calentar mediante el rehervidor (38).

6.- Un procedimiento para producir una olefina según se define en la reivindicación 1, en donde la olefina es el propileno y la parafina es el propano, y que incluye además las etapas de:

comunicar la corriente de salida (14) de la sección de destilación con un intercambiador de calor (15) para su condensación aguas arriba del reactor (16);

comunicar la corriente de salida del reactor (18) con una sección de desetanizado (2) que está aguas arriba del fraccionador de olefina (26);

en donde la corriente de alimentación (24) del fraccionador, que es alimentada al fraccionador de propileno, es la corriente de cola de la desetanizadora (24); y,

comunicar la corriente de cabeza (27) del fraccionador de propileno (26) con el compresor (32) de una bomba de calor.

7.- Un procedimiento para producir una olefina según se define en la reivindicación 1, en donde el compresor (32) de la bomba de calor es un compresor de bomba de calor de dos etapas, en donde la corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor es la primera corriente de salida del compresor de la bomba de calor, y que incluye además la etapa de reciclar al fraccionador de olefina (26) una segunda corriente de salida (34) del compresor de la bomba de calor, teniendo la primera corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor una presión que es mayor que la segunda corriente de salida (34) del compresor de la bomba de calor.

8.- Un procedimiento para producir una olefina según se define en la reivindicación 1, en donde la olefina es el propileno y la parafina es el propano, y en donde la corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor tiene una temperatura de condensación que está al menos 5°C por encima de la temperatura de ebullición de la corriente de la sección de

columna de destilación (57) que es calentada mediante la corriente de salida del compresor de la bomba de calor.

9.- Un procedimiento para producir una olefina según se define en la reivindicación 1, en donde la olefina es el propileno y en donde el compresor (32) de la bomba de calor es un compresor de bomba de calor de dos etapas, la corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor que se comunica con la sección de destilación es la primera corriente de salida del compresor de la bomba de calor, y que comprende además las etapas de:

comunicar la corriente de salida (27) del fraccionador con el separador (1) que está aguas arriba del compresor (32) de la bomba de calor;

recoger del separador (1) la corriente de producto (12) de propileno líquido;

comunicar con el separador (1) la primera corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor desde la sección de destilación; y,

comunicar la segunda corriente de salida (34) del compresor de la bomba de calor, que tiene una presión y una temperatura inferiores a la primera corriente de salida (36) del compresor de la bomba de calor, con el rehervidor (112) del fraccionador que recicla la corriente (11) del fraccionador de propileno (26).

1.- Un procedimiento para producir propileno según se define en la reivindicación 9, y que incluye además la etapa de comunicar con el fraccionador de propileno (26) la segunda corriente de salida (34) del compresor de la bomba de calor procedente del rehervidor (112) del fraccionador.