Indústria Petroquímica - Processos de Craqueamento - Aula 7

INDÚSTRIA PETROQUÍMICA AULA 7 Processos Petroquímicos Parte 2 UNIDADES DE CRAQUEAMENTO Vapor dágua Etanopropano Pirólise Trocador da linha de transferência TLE Quench com água Compressão e remoção de gás ácido Desidratação do gás Separação criogênica de H₂ Hidrogênio Teor de 95 Desmetanização CH₄ gás residual Teor de 95 Área quente Área de compressão CARGA ETANO PROPANO Área fria Desetanização Hidrogenação de acetileno Fracionadora C₂ Eteno Teor de 999 Etano Despropanização Hidrogenação de propadieno Fracionadora C₃ Propano Propeno Teor de 999 Desbutanização Corte C₄ Nafta de pirólise Reciclo C₂ C₃ UNIDADES DE CRAQUEAMENTO Naftagasóleo Pirólise I Trocador da linha de transferência TLE Quench com óleo Fracionamento primário Quench com água Compressão e remoção de gás ácido Desidratação do gás Separação criogênica de H₂ Hidrogênio Teor de 95 molar Área quente Área de compressão CARGA NAFTA GASÓLEO Área fria Pirólise II Desetanização Hidrogenação de acetileno Fracionadora C₂ Eteno Teor de 999 molar Etano Despropanização Hidrogenação de propadieno Fracionadora C₃ Propano Propeno Teor de 999 molar Butadieno MTBE ETBE Desbutanização Corte C₄ Extração Alquilação Nafta de pirólise Corte C₅ Extração Isopreno Butenos Hidrotratamento de nafta Fracionamento de nafta Hidrotratamento do corte C₆ C₈ Corte C₆ C₈ para complexo de aromáticos Corte C₉ UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 4 Área de compressão do gás de carga UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 4 Área de compressão do gás de carga Os gases do topo da torre de água de quench contêm hidrogênio metano e hidrocarbonetos até a faixa da gasolina O objetivo do compressor é aumentar a pressão do gás para a separação dos componentes na especificação adequada Quanto menor for a pressão de sucção menor será a pressão de operação dos fornos e maior a seletividade nas reações de pirólise UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 4 Área de compressão do gás de carga Para evitar a polimerização de compostos insaturados presentes no gás a temperatura de descarga de cada estágio de compressão deve ser limitada a 90 C Dessa maneira são necessários cinco estágios para se atingir a pressão desejada para o processo de separação Pressão de sucção 03 a 08 kgfcm2 g Pressão de descarga no quinto estágio 34 a 38 kgfcm2 g UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 4 Área de compressão do gás de carga Dois componentes precisam ser removidos gás sulfídrico e gás carbônico Gás sulfídrico corrosivo e veneno de catalisadores Gás carbônico pode solidificar obstruir e danificar tubulações e equipamentos na área fria de separação A remoção ocorre em uma torre de lavagem cáustica que possui duas seções de lavagem com soda diluída e uma seção de lavagem superior com água UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 4 Área de compressão do gás de carga Na descarga de cada estágio os resfriadores com água reduzem a temperatura da corrente gasosa para cerca de 40 C Como a pressão aumenta a cada estágio os compostos mais pesados sofrem condensação e são recolhidos em tambores entre os estágios de compressão No quinto estágio ocorre um resfriamento adicional até 15 C com propeno e grande parte da água se condensa nessa etapa UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 4 Área de compressão do gás de carga O restante da água é removido pela passagem da corrente gasosa por peneiras moleculares O vapor necessário para acionamento das turbinas que movimentam os compressores é gerado nos TLEs nos fornos de pirólise UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 5 Seção de recuperação trem frio desmetanizadora e caixa fria UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 5 Seção de recuperação trem frio desmetanizadora e caixa fria Trem frio série de trocadores de calor e vasos que resfriam a corrente gasosa para temperaturas abaixo de 129 C A maior parte dos hidrocarbonetos é condensada no trem frio As fases líquidas geradas são alimentadas na torre desmetanizadora Caixa fria conjunto de trocadores de calor a placas que fica dentro do trem frio UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 5 Seção de recuperação trem frio desmetanizadora e caixa fria Essa corrente antes de entrar na caixa fria é resfriada a menos de 160 C para resfriar ainda mais a corrente gasosa que alimenta o trem frio e assim permitir a recuperação de hidrogênio O hidrogênio obtido tem cerca de 95 de pureza No topo da torre desmetanizadora sai metano com 95 de pureza e temperaturas abaixo de 98 C Pelo fundo da torre desmetanizadora saem compostos C2 A pressão de operação da torre desmetanizadora é de 29 kgfcm2 g UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 6 Seção de recuperação desetanizadora conversor de acetileno e fracionadora de eteno Na torre desetanizadora o produto de topo contém etano eteno e acetileno enquanto que o produto de fundo contém C3 O acetileno é formado nos fornos de pirólise e quanto mais pesada for a carga maior a temperatura de saída da serpentina e menor a pressão de operção maior será a sua produção O produto de topo da torre desetanizadora passa pelo conversor de acetileno antes de entrar na fracionadora de eteno UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 6 Seção de recuperação desetanizadora conversor de acetileno e fracionadora de eteno O catalisador utilizado no conversor de acetileno é a base de paládio O objetivo é converter acetileno em eteno mas existem reações paralelas como a hidrogenação do eteno e formação de oligômeros 𝐶2𝐻2 𝐻2 𝐶2𝐻4 𝐻 42 𝑘𝑐𝑎𝑙𝑘𝑚𝑜𝑙 𝐶2𝐻4 𝐻2 𝐶2𝐻6 𝐻 33 𝑘𝑐𝑎𝑙𝑘𝑚𝑜𝑙 2𝐶2𝐻2 𝐻2 𝐶4𝐻8 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛 𝑜𝑖𝑙 UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 6 Seção de recuperação desetanizadora conversor de acetileno e fracionadora de eteno Após a conversão a corrente C2 isenta de acetileno é condensada e enviada para a fracionadora de eteno Como o etano e o eteno têm pontos de ebulição muito próximos o fracionamento é bastante complexo e as torres costumam ter cerca de 130 pratos e altas vazões de refluxo O eteno grau polímero com 999 de pureza é retirado em torno da placa 120 contando de baixo para cima UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 6 Seção de recuperação desetanizadora conversor de acetileno e fracionadora de eteno Os pratos acima dessa retirada garantem um grau de pureza ainda maior para o eteno Pelo fundo dessa torre sai o etano que é aquecido no trem frio ao trocar calor com a corrente gasosa de alimentação e é reciclado para os fornos de pirólise UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 7 Seção de recuperação despropanizadora conversor de MAPD metilacetilenopropadieno e fracionadora de propeno O fundo da torre desetanizadora alimenta a torre despropanizadora O produto de topo da torre despropanizadora contém propano propeno e MAPD e o fundo contém C4 O produto de topo é enviado para o conversor de MAPD que tem como objetivo converter MAPD em propeno UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 7 Seção de recuperação despropanizadora conversor de MAPD metilacetileno e propadieno e fracionadora de propeno As principais reações que ocorrem no conversor de MAPD cujo catalisador também é o paládio são 𝐶3𝐻4 𝐻2 𝐶3𝐻6 𝐶2𝐻6 𝐻2 𝐶3𝐻8 𝑛𝐶3𝐻4 𝑛𝐻2 𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛 𝑜𝑖𝑙 A maior parte dos conversores opera adiabaticamente em fase líquida 15 a 27 bar g e 35 50 C UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 7 Seção de recuperação despropanizadora conversor de MAPD metilacetileno e propadieno e fracionadora de propeno A corrente efluente desse conversor alimenta a frcionadora de propeno que tem cerca de 160 pratos e razões de refluxo ainda mais altas do que a fracionadora de eteno Pelo topo da fracionadora é obtido propeno grau polímero Pelo fundo sai propano que pode ser misturado ao GLP ou reciclado para a unidade de pirólise UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 8 Desbutanizdora O produto de fundo da despropanizadora alimenta a torre desbutanizadora em que é gerado um produto de topo composto por butenos butanos e butadieno Essa corrente é enviada para uma unidade de extração na qual o butadieno é separado O fundo dessa torre tem gasolina ou nafta de pirólise que é composta por olefinas diolefinas e aromáticos principalmente benzeno UNIDADES DE CRAQUEAMENTO 9 Investimentos em uma unidade de craqueamento a vapor