BRPI1000978A2 - processo e dispositivo de separação em leito móvel simulado, comportando linhas de desvio de um leito em dois e com vazão de fluido de desvio modulado - Google Patents
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Abstract
PROCESSO E DISPOSITIVO DE SEPARAçãO EM LEITO MóVEL SIMULADO, COMPORTANDO LINHAS DE DESVIO DE UM LEITO EM DOIS E COM VAZãO DE FLUIDO DE DESVIO MODULADO. A presente invenção refere-se a um processo de separação de carga F por adsorção em leito móvel simulado em um dispositivo LMS, o dispositivo compreendendo linhas de desvio externas L~ i/1/i~, unindo diretamente dois níveis sucessivos P~ i~, P~ i+1~, o índice i sendo par, ou (de maneira exclusiva da precedente) ímpar, isto ao longo da coluna, e permitindo a varredura desses níveis, no qual cada uma das linhas de desvio L~ i/i+1~ compreende meios automatizados de regulagem sendo definido pelas três seguintes regras: a) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas da zona 1 uma vazão correspondente a uma supersincronização compreendida entre 15 e 30%; b) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas das zonas 2 e 3 uma vazão correspondente à sincronização a mais ou menos 8% aproximadamente; c) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas da zona 4 uma vazão correspondente a uma supersincronização compreendida entre 20 e 40%.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOE DISPOSITIVO DE SEPARAÇÃO EM LEITO MÓVEL SIMULADO, COM-PORTANDO LINHAS DE DESVIO DE UM LEITO EM DOIS E COM VAZÃODE FLUIDO DE DESVIO MODULADO".
Domínio da invenção
A presente invenção refere-se ao domínio das separações deprodutos químicos, naturais ou sintéticos, que podem dificilmente se separarpor destilação. Utiliza-se, então, uma família de processos, e de dispositivosassociados, conhecidos pelo nome de processos, ou dispositivos de separa-ção em leito móvel simulado, seja em contracorrente simulada, seja em co-corrente simulada, que designaremos a seguir pela denominação genéticaLMS. Fala-se, portanto, na seqüência do texto de processo ou de dispositivoLMS ou de separação em LMS ou de unidades LMS.
Os domínios referidos são notadamente e de forma não exclusiva:
- a separação entre, por um lado, as parafinas normais e, poroutro lado, as parafinas ramificadas, naftenos e aromáticos;
- a separação de olefinas / parafinas;
- a separação do paraxileno dos outros isômeros em C8 aromáticos;
- a separação do metaxileno dos outros isômeros em C8 aromáticos;
- a separação do etil benzeno dos outros isômeros em C8 aromáticos.
Excluindo-se a refinaria e o complexo petroquímico, existemnumerosas outras aplicações dentre as quais se podem citar a separaçãoglicose / frutose, a separação dos isômeros de posição do cresol, dos isôme-ros ópticos, etc.
Técnica anterior
A separação em LMS é bem conhecida no estado da técnica.
Em regra geral, uma coluna que funciona em leito móvel simulado comportapelo menos três zonas de funcionamento, e eventualmente quatro ou cincozonas de funcionamento, cada uma dessas zonas sendo constituída por umcerto número de leitos sucessivas, e cada zona sendo definida por sua posi-ção compreendida entre um ponto de alimentação e um ponto de extração.Tipicamente, uma coluna em LMS é alimentada por pelo menos uma carga Fa fracionar e um dessorvente D (às vezes, denominado purificador) e se esti-ra dessa coluna pelo menos um refinado R e um extrato E.
Os pontos de alimentação e de extração são regularmente defa-sados no decorrer do tempo no mesmo sentido e respeitando sua posiçãorelativa, de um valor correspondente a um leito. O intervalo de tempo quesepara duas defasagens sucessivas dos pontos de alimentação e de extra-ção é denominado período.
Por definição, designa-se cada uma das zonas de funcionamen-to por um número:
zona 1 = zona de dessorção dos compostos do extrato, com-preendida entre a injeção do dessorvente Dea retirada do extrato E;
. zona 2 = zona de dessorção dos compostos do refinado, com-preendida entre a retirada do extrato E, a injeção da carga a fracionar F;
. zona 3 = zona de adsorção dos compostos do extrato, compre-endida entre a injeção da carga e a extração do refinado R;
. e, de preferência, uma zona 4 situada entre a extração de refi-nado e a injeção do dessorvente.
O estado da técnica descreve de forma apropriada diferentesdispositivos e processos, permitindo efetuar a separação de cargas em leitomóvel simulado.
Podem-se citar notadamente as patentes US 2.985.589, US3.214.247, US 3.268.605, US 3.592.612, US 4.614.204, US 4.378.292, US5.200.075. US 5.316.821. Essas patentes descrevem também em detalhes ofuncionamento de um LMS.
Os dispositivos LMS comportam tipicamente pelo menos umacoluna (e freqüentemente duas), dividida em vários leitos de adsorvente Aisucessivas, esses leitos sendo separados por níveis P,, cada nível P, com-portando uma, duas ou quatro caixas, permitindo efetuar as operações se-qüenciais de alimentação da carga ou de injeção do dessorvente e de extra-- ção do refinado ou do extrato.
A presente invenção se situa no âmbito dos dispositivos em umacaixa, isto é, permitindo efetuar, ao mesmo tempo, a alimentação e a extra-ção dos diferentes fluxos por meio dessa caixa.
Como é precisado mais detalhadamente abaixo, os níveis sãogeralmente divisados em painéis, e cada painel comporta uma caixa para aalimentação e a extração dos fluxos.
Cada um dos níveis P, compreende tipicamente uma pluralidadede painéis distribuidores - misturadores - extratores, ditos "níveis DME" ali-mentados por linhas ou sistemas de distribuição / extração. Os níveis podemser de qualquer tipo e de qualquer geometria.
Esses painéis correspondem a setores adjacentes da seção dacoluna, por exemplo, painéis com setores angulares, tais como aqueles a-presentados na patente US 6.537.451 ou painéis com setores paralelos, taiscomo descrito na Patente US 6.797.175.
A presente invenção é compatível com qualquer tipo de divisãode um nível em diferentes painéis.
De forma preferida, a coluna de separação, de acordo com ainvenção, compreende níveis DME de tipo com setores paralelos e alimenta-ções dissimétricas.
A distribuição sobre cada um dos leitos requer uma coleta dofluxo principal proveniente do leito precedente, a possibilidade de injetar umfluido anexo ou fluido secundário, misturando ao máximo possível esses doisfluidos, ou ainda a possibilidade de retirar uma parte do fluido coletado, ex-traí-lo para enviá-lo para o exterior do dispositivo e também redistribuir umfluido sobre o leito seguinte.
Um problema genérico no conjunto dos dispositivos LMS é deminimizar a poluição gerada pelo líquido que se acha nas diferentes zonasdo(s) circuito(s) de alimentação e de extração de fluidos dos níveis, quandodas modificações dos pontos de alimentação e de extração no decorrer dofuncionamento do LMS.
Com efeito, quando, no decorrer da seqüência de funcionamen-to, uma linha, caixa ou zona de alimentação de um nível P, não é mais varri-da por um fluido do processo, ela se torna uma zona morta, no qual o líquidoé estagnado, e só é remetido em movimento quando um outro fluido do pro-cesso aí circula de novo. Pelo funcionamento da LMS, trata-se, então, de umfluido do processo geralmente diferente do fluido que é estagnado na linhaconsiderada.
A mistura ou a circulação com breve intervalo de tempo de flui-dos de composições notavelmente diferentes introduz perturbações no perfilde concentração da zona considerada em relação ao funcionamento ideal,para o qual as descontinuidades de composição são a prescrever.
Um outro problema reside nas eventuais recirculações entre di-ferentes zonas de um mesmo nível, e mais geralmente no conjunto do sis-tema de distribuição / extração do mesmo nível, devido a diferenças muitopequenas de pressão entre as diferentes zonas do nível, o que induz aindauma perturbação em relação ao funcionamento ideal.
Para resolver esses problemas ligados às recirculações e às zo-nas mortas, diferentes soluções são conhecidas da técnica anterior:
a) foi proposta a realização de uma varredura do sistema de dis-tribuição / extração de um nível determinado por dessorvente ou por produtobuscado, relativamente puro. Essa técnica permite efetivamente evitar a po-luição do produto desejado, quando de sua extração. Todavia, como o líqui-do de varredura tem uma composição muito diferente do líquido que ele des-loca, isto introduz descontinuidades de composição prejudiciais ao funcio-namento ideal. Essa primeira variante de varredura realiza tipicamente dasvarreduras de curta duração com gradiente de concentração elevada. Essasvarreduras são de curta duração precisamente para limitar os efeitos dasdescontinuidades de composição.
b) Um outra solução consiste, conforme descrito nas PatentesUS 5.972. 224 e US 6.110.364, em fazer transitar uma maioria do fluxo prin-cipal para o interior da coluna e uma minoria desse fluxo (tipicamente de 1 a20% do fluxo principal) para o exterior por linhas de desvio externas entreníveis sucessivos. Essa varredura do sistema de distribuição / extração nonível do nível por um fluxo proveniente do nível superior é tipicamente reali-zado em contínuo, de tal modo que as linhas e zonas do sistema de distribu-ição / extração não sejam mais "mortas", mas constantemente varridas.
Esse sistema com varredura contínua via linhas de desvio é a-presentado na Patente FR 2.772.634. As linhas de desvio são, em geral, dediâmetro menor e compreendem uma válvula de diâmetro menor, o que re-duz o custo do sistema.
Conforme o ensinamento das Patentes US 5.972.224 e US6.110.364, busca-se que o sistema de distribuição / extração de um níveldeterminado seja varrido pelo líquido que tem uma composição muito próxi-ma daquela do líquido deslocado (líquido presente no sistema de distribui-ção, ou que circula no nível do nível). Assim, minimizam-se as misturas defluidos de composição diferente, e reduzem-se as descontinuidades de com-posição.
Com essa finalidade, as Patentes US 5.972.224 e US 6.110.364preconizam utilizar vazões de varredura nos desvios, de forma que a veloci-dade de trânsito em cada desvio seja sensivelmente a mesma que a veloci-dade de avanço do gradiente de concentração no fluxo principal da LMS.Fala-se, então, de varredura "síncrona" ou "com vazão síncrona". Assim,realiza-se uma varredura das diferentes linhas e capacidades por um fluidoque tem uma composição sensivelmente idêntica àquela do líquido que aí seacha, e reintroduz-se o líquido que circula em um desvio em um ponto noqual a composição do fluxo principal é sensivelmente idêntica.
As varreduras são, portanto, síncronas e com gradiente de con-centração baixa ou nula.
De acordo com o ensinamento das patentes citadas, uma varre-dura é dita "síncrona", quando a vazão QSi/i+i de varredura proveniente deum nível Pi para o nível seguinte Pi+i é igual a V/ST, no qual V é o volumeacumulado dos sistemas de distribuição dos níveis Pi (seja Vi) e Pi+i (sejaVj+i) e do volume da linha de desvio entre esses dois níveis (seja VUm) eST é o período de permuta do LMS entre duas permutas sucessivas das a-limentações / extrações.Tem-se, portanto:
Vazão síncrona = QSw+i = (Vi + Vi+1 + VLw+i) / ST1 com:
- QSj/i+1 = vazão de varredura proveniente do nível Pn para o ní-vel vizinho (tipicamente inferior) Pi+1;
- Vi = Volume do sistema de distribuição / extração do nível departida Pi;
- Vj+1 = Volume do sistema de distribuição / extração do nível departida P, +i;
- VLj/j+i = volume da linha de desvio entre Pi e P,+i;
- ST = período de permuta.
A utilização da varredura síncrona é tipicamente realizada comuma vazão controlada, adaptada a cada uma das zonas, indo de 50 a 150%da vazão síncrona nessas zonas, e idealmente de 100% da vazão síncrona.
As vazões nas linhas de desvio das 4 zonas do LMS são controladas pormeios de regulagem em cada linha de desvio. Por exemplo, o técnico pode-ria utilizar uma vazão de 90% da vazão síncrona em todas essas zonas, oude 110%, ou qualquer outro valor próximo de 100% da vazão síncrona. To-davia, à medida que existem meios de regulagem, o técnico, segundo o en-sinamento da patente pré-citada, escolherá naturalmente controlar vazõesnas 4 zonas que correspondem exatamente à vazão síncrona (100% da va-zão síncrona).
Um exemplo de dispositivo de separação LMS de grande impor-tância industrial refere-se à separação dos cortes C8 aromáticos, visandoproduzir paraxileno de pureza comercial, tipicamente a pelo menos 99,7%em peso, e um refinado rico em etilbenzeno, ortoxileno e metaxileno.
Os dois modos de realização anteriormente citados permitemobter o objetivo de pureza comercial. Todavia, a requerente mostrou que seos ensinamentos das "varreduras síncronas" das Patentes US. 5.972.224 eUS 6.110.364 forneciam uma melhoria certa em relação à técnica, é possí-vel, de forma surpreendente, melhorar ainda o funcionamento e os desem-penhos do processo de separação em leito móvel simulado, afinando as re-gras de definição das diferentes vazões das linhas de desvio.Enfim, o pedido 08/04.637 descreve um dispositivo de linhas dedesvio, as linhas ligando o conjunto dos níveis P,, Pm sem distinção de pari-dade sobre o índice i, com uma regra que se refere às vazões a aplicar so-bre cada linha, regra que é diferente segundo o fato de se ter pelo menosuma linha de desvio fechada sobre a zona considerada ou todas as linhas dedesvio abertas.
A presente invenção pode ser vista como constituindo uma me-lhoria do pedido pré-citado à medida que as regras de vazões a aplicar acada linha de desvio são precisadas para cada uma das diferentes zonas defuncionamento da coluna.
Além disso, a presente invenção refere-se a uma configuraçãoparticular das linhas de desvio que ligam dois níveis sucessivos, o primeironível sendo de índice par ou (de maneira exclusiva) sendo de índice ímpar,conforme descrito nas Patentes FR 2.904.776 e FR 2.913.345.
Descrição sumária das figuras
A figura 1 representa uma sucessão de 4 leitos Pm, P,, Pm. Pí+2que faz parte de uma coluna em leito móvel simulado (LMS). As linhas dedesvios Lj+1/ί e Lm/í+2 ficam situadas entre os níveis Pm e Pi e entre os níveisPm e Pj+2
A figura 2 representa as variações de desempenho da LMS, me-dida em termos de rendimento em PX com vazão de dessorvente, vazão decarga, pureza do paraxileno produzido e período de permutação fixados, emfunção da sincronização de todas as linhas de desvio não-fechadas paracada uma das zonas, conservando uma sincronização de 100% para o con-junto das linhas de desvio não-fechadas das outras zonas.
A zona 1 está representada pela curva em losango.
A zona 2 está representada pela curva em quadrado.
A zona 3 está representada pela curva em triângulo.
A zona 4 está representada pela curva em círculo.
Descrição simplificada da invenção
A invenção refere-se a um dispositivo aperfeiçoado de separa-ção em leito móvel simulado, dito dispositivo LMS.A invenção situa-se mais precisamente no âmbito das unidadesLMS em uma única caixa de distribuição ou de extração dos diferentes flui-dos, cada nível sendo dividido em certo número de painéis e cada painelsendo equipado com uma caixa para a distribuição e a extração dos fluidos.
Além disso, as unidades LMS referidas pela presente invençãosão unidades nas quais as linhas de desvio ligam dois níveis consecutivos,sejam Pi e Ρ,+ι, mas o índice i sendo par ao longo da coluna, seja (de manei-ra exclusiva da precedente) ímpar ao longo da coluna.
Foi com efeito descoberto, de forma surpreendente, que o fun-cionamento ideal das linhas de desvio não correspondia a uma vazão estri-tamente síncrona sobre o conjunto das zonas de funcionamento da LMS,mas a uma vazão diferenciada segundo as zonas da LMS e podendo apre-sentar, em certos casos, uma supersincronicidade mais ou menos marcada.
De maneira mais precisa, a presente invenção pode se definircomo um processo de separação em leito móvel simulado (LMS) de umacarga F em um dispositivo LMS, possuindo pelo menos uma coluna, essacoluna sendo composta de uma pluralidade de leitos de adsorventes sepa-rados por níveis P,, compreendendo, cada um, pelo menos um sistema dedistribuição / extração, processo, no qual se alimenta a carga F e um des-sorvente D, e se estira pelo menos um extrato E, e pelo menos um refinadoR, os pontos de alimentação e de extração sendo defasados no decorrer dotempo de um valor correspondente a um leito de adsorvente com um períodode permuta ST, e determinando uma pluralidade de zonas de funcionamentodo LMS, e notadamente as 4 seguintes principais zonas:
- uma zona 1 de dessorção dos compostos produzidos no extra-to, compreendida entre a alimentação do dessorvente Dea extração do ex-trato E;
- uma zona 2 de dessorção dos compostos produzidos no refi-nado R, compreendida entre a extração do extrato Eea alimentação da car-ga F;
- uma zona 3 para a adsorção dos compostos produzidos no ex-trato e compreendida entre a alimentação da carga Fea extração do refina-do R;
- uma zona 4 situada entre a extração do refinado Rea alimen-tação do dessorvente D,
o dispositivo compreendendo, além disso, linhas de desvio externas Umiunindo diretamente dois níveis sucessivos P,, Ρ,+ι, o índice i sendo par aolongo de toda a coluna, ou (de maneira exclusiva da precedente) ímpar aolongo de toda a coluna, e permitindo a varredura desses níveis, dispositivono qual cada uma das linhas de desvio U+i compreende meios automatiza-dos de regulagem da vazão na linha de desvio, o grau de abertura dessesmeios de regulagem sendo definido pelas três seguintes regras:
a) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas da zona 1uma vazão correspondente a uma supersincronicidade compreendida entree 30%;
b) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas das zo-nas 2 e 3 uma vazão correspondente à sincronização a mais ou menos 8%aproximadamente;
c) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas da zona 4uma vazão correspondente a uma supersincronicidade compreendida entre20 e 40%.
A vazão de sincronização é definida por (Vi + Vi+1 + VU+i / ST,expressão na qual:
Vi designa o volume do sistema de distribuição / extração do ní-vel de partida P,;
V, +1 designa o volume do sistema de distribuição / extração donível de chegada Ρ,+ι;
VLi/i+1 designa o volume da linha de desvio entre P, e Pm;
e ST designando o período de permuta.
A supersincronicidade é definida pela fórmula:
supersincronicidade = (vazão real na linha de desvio considera-da / vazão de sincronização) - 1.
Em um caso particular do processo, de acordo com a invenção,todas as linhas de desvio abertas pertencentes a uma mesma zona apresen-tam o mesmo nível de sincronização a mais ou menos 2% aproximadamente.
A presente invenção refere-se também a um método de regula-gem das vazões nas linhas de desvio em um processo em leito móvel simu-lado, compreendendo pelo menos 4 zonas de funcionamento definidas por:
- uma zona 1 de dessorção dos compostos do extrato, compre-
endida entre a alimentação do dessorvente Dea extração do extrato E;
- uma zona 2 de dessorção dos compostos do refinado, compre-endida entre a extração do extrato Eea alimentação da carga F;
- uma zona 3 para a adsorção dos compostos do extrato, com-preendida entre a alimentação da carga Fea extração do refinado R;
- uma zona 4 situada entre a extração do refinado Rea alimen-tação do dessorvente D, método segundo o qual:
1) se busca a otimização de sincronização sobre uma zona de-terminada, fixando-se a sincronização em 100% para o conjunto das linhasde desvio não-fechadas das outras zonas;
2) e se atribui a cada zona a otimização de sincronização obtidona etapa precedente.
A presente invenção pode se aplicar, em particular, a um pro-cesso de separação em leito móvel simulado, visando a separação do para-xileno no meio de uma mistura de hidrocarbonetos aromáticos em C8.
A presente invenção pode se aplicar, em particular, a um pro-cesso de separação em leito móvel simulado, visando a separação do meta-xileno no meio de uma mistura de hidrocarbonetos aromáticos em C8.
Descrição detalhada da invenção
A invenção refere-se ao dispositivo aperfeiçoado de separaçãoem leito móvel simulado, dito dispositivo LMS.
A invenção situa-se mais precisamente no âmbito das unidadesLMS em uma única caixa de distribuição ou de extração dos diferentes flui-dos, cada nível sendo dividido em um certo número de painéis, e cada painelsendo equipado com uma caixa para a distribuição e a extração dos fluidos.
Além disso, as unidades LMS referidas pela presente invençãosão unidades, nas quais as linhas de desvio ligam dois níveis consecutivos,sejam Pi e Pi+i, mas o índice i sendo par, ou (de maneira exclusiva da pre-cedente) ímpar, e isto ao longo da coluna.
Por exemplo, uma configuração de linhas de desvio liga os ní-veis 1, 2, depois 3, 4, depois 5, 6 e assim sucessivamente até o último nívelda coluna que deve ser preferencialmente de índice ímpar.
Uma outra configuração de linhas de desvio liga os níveis 2, 3,depois 4, 5, depois 6, 7 e assim sucessivamente até o último nível da colunaque deve ser preferencialmente de índice ímpar.
Com efeito, foi descoberto, de forma surpreendente que o fun-cionamento ideal das linhas de desvio não correspondia a uma vazão estri-tamente síncrona sobre o conjunto das zonas de funcionamento da LMS1mas a uma vazão diferenciada, segundo as zonas da LMS podendo apre-sentar em certos casos uma supersincronicidade mais ou menos marcada.
Entende-se por supersincronicidade um valor que ultrapassa ovalor correspondente à sincronização de pelo menos 8% e que se pode ex-pressar como uma percentagem acima dessa sincronização.
Mais precisamente, a presente invenção define sobre certas zo-nas da unidade LMS uma faixa de vazão de desvio, comportando um certograu de supersincronicidade específica na zona considerada.
Resulta daí um ótimo complexo do conjunto das vazões de des-vio, que depende da zona da LMS considerada. Essa problemática técnicaestá totalmente ausente do ensinamento da técnica anterior e constitui umaumento de conhecimento no controle dos processos de tipo LMS.
A presente invenção refere-se, portanto, a um processo de sepa-ração em leito móvel simulado (LMS) de uma carga F em um dispositivoLMS que possua pelo menos uma coluna, essa coluna sendo composta deuma pluralidade de leitos de adsorventes separados por níveis Pil compre-endendo, cada um, pelo menos um sistema de distribuição / extração, pro-cesso no qual se alimenta a carga F e um dessorvente D, e estira-se pelomenos um extrato E, e pelo menos um refinado R1 os pontos de alimentaçãoe de extração sendo defasados no decorrer do tempo de um valor corres-pondente a um leito de adsorvente com um período de permutação ST1 edeterminando uma pluralidade de zonas de funcionamento da LMS e nota-damente as 4 seguintes zonas principais:
- uma zona 1 de dessorção dos compostos do extrato, compre-endida entre a alimentação do dessorvente Dea extração do extrato E;
- uma zona 2 de dessorção dos compostos do refinado, compre-endida entre a extração do extrato E e alimentação da carga F;
- uma zona 3 para a adsorção dos compostos do extrato, com-preendida entre a alimentação da carga Fea extração do refinado R;
- uma zona 4 situada entre a extração do refinado Rea alimen-tação do dessorvente D;
o dispositivo compreende, além disso, linhas de desvio externasLj/i+1, unindo diretamente dois níveis sucessivos P,, Pm, o índice i estandopor toda a parte ao longo da coluna, seja (de maneira exclusiva) ímpar aolongo da coluna, e permitindo a varredura desses níveis, no qual cada umadas linhas de desvio Li/i+i compreende meios automatizados de regulagemda vazão de varredura, o grau de abertura desses meios de regulagem sen-do definido pelas três seguintes regras:
a) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas da zona 1uma vazão correspondente a uma supersincronicidade compreendida entre15 e 30%;
b) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas das zo-nas 2 e 3 uma vazão correspondente à sincronização a mais ou menos 8%aproximadamente;
c) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas da zona 4uma vazão correspondente a uma supersincronicidade compreendida entre20 e 40%.
A vazão de sincronização é definida por (Vi + Vi+i, + VLi+i) / ST,expressão, na qual:
- Vi designa o volume do sistema de distribuição / extração donível de partida Pí;
- Vi+1 designa o volume do sistema de distribuição / extração donível de chegada Pi+1;- VLj/j+1 designa o volume da linha de desvio entre P, e Pi+i;
- e ST designa o período de permuta.
A supersincronicidade é definida pela fórmula:
supersincronicidade = (vazão real na linha de desvio considera-da / vazão de sincronização) -1.
Em um caso particular do processo de separação em leito móvelsimulado (LMS), segundo a invenção, todas as linhas de desvio abertas per-tencentes a uma mesma zona apresenta o mesmo nível de sincronização amais ou menos 2% aproximadamente.
No processo, de acordo com a invenção, se acha, portanto, emalternância um leito i envolvida por uma linha de desvio unindo o nível amontante de índice i e o nível a jusante de índice i+1, e um leito i+1 que nãoestá envolvida por nenhuma linha de desvio. Foi observado que é particu-larmente vantajoso diferenciar os volumes desses dois tipos de leitos, sejaos leitos envolvidos por uma linha de desvio anotada como leito de tipo B, eos leitos não envolvidos por uma linha de desvio anotada como leito de tipo A.
Os leitos de tipo A têm preferencialmente um volume (Va) supe-rior ou igual àquele dos leitos de tipo B (VB), de tal maneira que o tempo depercurso dos perfis de concentração seja o mesmo nos dois tipos de leitos.
Seja Qva e Qvb respectivamente as vazões volúmicas médias nodecorrer de um ciclo no meio do leito A e no meio do leito B.
Pode-se calcular a vazão média no decorrer de um ciclo no meiode um leito anotado com J da seguinte matéria:
<formula>formula see original document page 14</formula>
na qual Qvjetapa 1 e a vazão volúmica no meio do leito J durante a etapa i, naqual Netapa é o número de etapas do ciclo.
Da mesma forma, pode-se calcular a vazão média em uma linhade desvio da seguinte maneira:
<formula>formula see original document page 14</formula>na qual QLDjetapa 1 é a vazão volúmica no meio da linha de desvio Lj^+^ duran-te a etapa i;se, portanto, Qva = Qvb + Qldb-
O volume Va será, então, preferencialmente determinado pelasseguintes desigualdades:
envolve o leito A, fazendo-se variar a porosidade entre os leitos AeB (porexemplo, fazendo-se variar o volume do espaço livre entre a superfície dosleitos de adsorvente e o nível a montante). A porosidade eA será, então, pre-ferencialmente determinada pelas seguintes desigualdades:
Pode-se também compensar a ausência de linha de desvio queenvolve o leito A, escolhendo-se um adsorvente diferente para os leitos detipo A e de tipo B (diferença de porosidade ou de capacidade de adsorçãodo adsorvente).
Uma combinação desses diferentes modos de compensação étambém possível.
A presente invenção refere-se também a um método de regula-gem das vazões nas linhas de desvio para cada zona de funcionamento queconstitui a coluna em LMS que pode ser definida da seguinte maneira:
1) busca-se a otimização de sincronização sobre uma zona de-terminada, fixando-se a sincronização a 100% para o conjunto das linhas dedesvio não-fechadas das outras zonas;
2) e atribui-se a cada zona a otimização de sincronização obtidona etapa precedente.
Enfim, o processo segundo a presente invenção ou o método, deacordo com a invenção, se aplica mais particularmente à separação do pa-
QLDjetapa 1 é nulo, quando a linha de desvio Lw+1 é fechada.No caso em que o adsorvente é idêntico nos leitos AeB, tem-
Pode-se também compensar a ausência de linha de desvio queraxileno ou do metaxileno no meio de uma mistura de hidrocarbonetos aro-máticos em C8.
Esses dois exemplos de aplicação não são de modo nenhumlimitativos, e outras aplicações são possíveis, notadamente no domínio daseparação das normais e isoparafinas ou normais e isso-olefinas.
EXEMPLOS:
A invenção será melhor compreendida com a leitura dos exem-plos seguinte:
EXEMPLO 1
Considera-se uma unidade LMS constituída de 24 leitos, decomprimento 1,1 m e de raio interno 3,5 m, com uma injeção de carga, umainjeção de dessorvente (podendo também ser denominado purificador ousolvente), uma extração de extrato e uma extração de refinado. Os níveisestão em uma única caixa.
O volume total (Vi + Vi+i, + VLi+i), no qual VLi/i+1 é o volume dalinha de desvio do nível Pi no nível Pi+i e no qual Vi é o volume do sistemade distribuição / extração do nível Pi, representa 3% do volume do leito com-preendido entre o nível P, e o nível Ρ,+ι.
As linhas de desvio ligam os níveis pares aos níveis ímpares(portanto, ligam os níveis situados a montante e a jusante dos leitos de ad-sorvente de número par).
Os leitos são repartidos segundo a configuração 5/9/7/3, istoé, a repartição dos leitos é a seguinte:
- 5 leitos em zona 1
- 9 leitos em zona 2
- 7 leitos em zona 3;
- 3 leitos em zona 4.
O adsorvente empregado é uma zeolita de tipo BaX, e o purifi-cador é o paradietilbenzeno.
A temperatura é de 175°C, e aproximação de 1,5 MPa (15 bars)(1 bar = 105 Pascal).
A carga é compensada de 20% de paraxileno, de 24% de ortoxi-leno, de 51% de metaxileno e de 5% de etilbenzeno. O período de permutaaplicado é de 70,8 segundos.
As vazões de líquido de injeção de carga e de dessorvente sãoas seguintes:
- 6,81 m3.min"1 para a carga
- 7,48 m3.min"1 para o dessorvente
seja uma taxa de solvente S/F = 1,1.
Quando se regula a sincronização em 100% para todas as linhasde desvio abertas, obtém-se por simulação uma pureza de paraxileno de99,76% e um rendimento em paraxileno de 95,80%.
A variação dos desempenhos da LMS, medida em termos derendimento em PX com vazão de dessorvente, vazão de carga, pureza doparaxileno produzido e período de permutação fixados, em função da sin-cronização de todas as linhas de desvio não-fechada de uma zona, é calcu-lada para cada uma das zonas, conservando uma sincronização de 100%para o conjunto das linhas de desvio não-fechadas das outras zonas.
Essa variação dos desempenhos da LMS é ilustrada na figura 3,para cada uma das diferentes zonas. O rendimento em PX é a relação entrea quantidade de PX extraída no extrato e a quantidade de PX injetada.
A zona 1 está representada pela curva em losango.
A zona 2 está representada pela curva em quadrado.
A zona 3 está representada pela curva em triângulo.
A zona 4 está representada pela curva em círculo.
Os rendimentos na sincronização otimizada obtidos para cadazona com isopureza, vazão de carga, período de permuta e taxa de solventesão dados na tabela abaixo.
<table>table see original document page 17</column></row><table>
Após a busca da otimização zona por zona, impõem-se simulta-neamente os quatro valores ótimos de sincronização, seja 120% em zona 1,100% em zona 2, 100% em zona 3 e 130% em zona 4.
Obtém-se a isopureza, vazão de carga, período de permuta etaxa de solvente, um rendimento de 96,50%, superior aos rendimentos obti-dos regulando-se apenas a sincronização de uma única zona.
Aparece claramente que a utilização de uma sincronização dife-renciada, segundo as zonas, leva a um rendimento nitidamente melhoradoem relação ao caso de 100% de sincronização para todas as linhas de des-vio abertas.
EXEMPLO 2
Considera-se uma unidade LMS constituída de 24 leitos, de raiointerno 3,5 m, com uma injeção de carga, uma injeção de dessorvente (po-dendo também ser denominado purificador ou solvente), uma extração deextrato e uma extração de refinado. Os níveis são de uma única caixa.
O volume total (Vi + Vi+1 + VLi/i+1), no qual VLi/i+i é o volume dalinha de desvio do nível Pi ao nível Pi+i e no qual Vi é o volume do sistemade distribuição / extração do nível Pi, representa 3% do volume do leito com-preendido entre o nível P, e o nível Pm.
As linhas de desvio ligam os níveis pares aos níveis ímpares(portanto, liga os níveis situados a montante e a jusante dos leitos de adsor-vente de número par).
Os leitos pares são de comprimento 1,08 m, enquanto que osleitos ímpares são de comprimento 1,11 m, a fim de compensar o desvioentre os leitos curtocircuitados e os leitos que não são curtocircuitados.
Os leitos são repartidos segundo a configuração 5/9/7/3, istoé, que a repartição dos leitos é a seguinte:
- 5 leitos em zona 1;
- 9 leitos em zona 2;
- 7 leitos em zona 3;
- 3 leitos em zona 4.
O adsorvente empregado é uma zeolita de tipo BaX, e o purifi-cador é o paradietilbenzeno.
A temperatura é de 175°C e a pressão de 1,5 MPa (15 bar) (1bar = 105 Pascal).
A carga é composta de 20% de paraxileno, de 24% de ortoxile-no, de 51% de metaxileno e de 5% de etilbenzeno. O período de permutaaplicado é de 70,8 segundos.
As vazões do líquido de injeção de carga e de dessorvente sãoas seguintes:
- 6,81 m3.min"1 para a carga;
- 7,48 m3.min"1 para o dessorvente;seja uma taxa de solvente S/F = 1,1.
Quando se regula a sincronização a 100% para todas as linhasde desvio abertas, obtém-se por simulação uma pureza de paraxileno de99,76% e um rendimento em paraxileno de 95,98%.
A variação dos desempenhos da LMS, medida em termos derendimento em PX com vazão de dessorvente, vazão de carga, pureza doparaxileno produzido e período de permuta fixados, em função da sincroni-zação de todas as linhas de desvio não-fechadas de uma zona é calculadapara cada uma das zonas, conservando-se uma sincronização de 100% pa-ra o conjunto das linhas de desvio não-fechadas das outras zonas.
Essa variação dos desempenhos da LMS é ilustrada na figura 3,para cada uma das diferentes zonas. O rendimento em PX é a relação entrea quantidade de PX extraída no extrato e a quantidade de PX injetada.
A zona 1 está representada pela curva em losango.
A zona 2 está representada pela curva em quadrado.
A zona 3 está representada pela curva em triângulo.
A zona 4 está representada pela curva em círculo.
Os rendimentos na sincronização otimizada obtidos para cadazona de isopureza de 99,76%, vazão de carga, período de permuta e taxade solvente são dadas na tabela abaixo.Após a busca da otimização zona por zona, impõem-se simulta-neamente os quatro valores ótimos de sincronização, seja 120% em zona 1,100% em zona 2, 100% em zona 3 e 130% em zona 4.
Obtém-se a isopureza, vazão de carga, período de permuta etaxa de solvente, um rendimento de 96,70%, superior aos rendimentos obti-dos regulando-se apenas a sincronização de uma única zona.
Aparece que a utilização de uma sincronização diferenciada se-gundo as zonas, assim como uma compensação do volume das linhas dedesvio leva a um rendimento ainda melhorado em relação à utilização deuma sincronização diferenciada, sem compensação de volume.
Claims (7)
1. Processo de separação em leito móvel simulado (LMS) deuma carga F em um dispositivo LMS1 possuindo pelo menos uma coluna,essa coluna sendo composta de uma pluralidade de leitos de adsorventesseparados por níveis Pi, compreendendo, cada um, pelo menos um sistemade distribuição / extração, processo no qual se alimenta a carga F e um des-sorvente D, e se estira pelo menos um extrato E1 e pelo menos um refinadoR, os pontos de alimentação e de extração sendo defasados no decorrer dotempo de um valor correspondente a um leito de adsorvente com um períodode permuta ST, e determinando uma pluralidade de zonas de funcionamentoda LMS, e notadamente as 4 seguintes principais zonas:- uma zona 1 de dessorção dos compostos produzidos ao extra-to, compreendida entre a alimentação do dessorvente Dea extração do ex-trato E;- uma zona 2 de dessorção dos compostos produzidos no refi-nado, compreendida entre a extração do extrato Eea alimentação da cargaF;- uma zona 3 para a adsorção dos compostos produzidos no ex-trato, compreendida entre a alimentação da carga e a extração do refinadoR;- uma zona 4 situada entre a extração do refinado Rea alimen-tação do dessorvente D,o dispositivo compreendendo, além disso, linhas de desvio externas Li/i+i,unindo diretamente dois níveis sucessivos P,, Pm, o índice i sendo par aolongo de toda a coluna, ou (de maneira exclusiva da precedente) ímpar aolongo de toda a coluna, e permitindo a varredura desses níveis, no qual cadauma das linhas de desvio Li/i+i compreende meios automatizados de regula-gem da vazão na linha de desvio, o grau de abertura desses meios de regu-lagem sendo definido pelas três seguintes regras:a) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas da zona 1uma vazão correspondente a uma supersincronicidade compreendida entree 30%;b) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas das zo-nas 2 e 3 uma vazão correspondente à sincronização a mais ou menos 8%aproximadamente;c) se estabelece em todas as linhas de desvio abertas da zona 4uma vazão correspondente a uma supersincronicidade compreendida entre-20 e 40%,a vazão de sincronização é definida por (Vi + Vi+1 + VU+i / ST,expressão na qual:Vi designa o volume do sistema de distribuição / extração do ní-vel de partida PjjVi+1 designa o volume do sistema de distribuição / extração donível de chegada Pm;VLi/i+1 designa o volume da linha de desvio entre P, e P,+i;e ST designando o período de permuta,a supersincronicidade sendo definida pela fórmula:supersincronicidade = (vazão real na linha de desvio considera-da / vazão de sincronização) - 1.
2. Processo de separação em leito móvel simulado, de acordocom a reivindicação 1, no qual todas as linhas de desvio abertas pertencen-tes a uma mesma zona apresentam o mesmo nível de sincronização a maisou menos 2% aproximadamente.
3. Processo de separação em leito móvel simulado, de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 a 2, no qual os leitos que não apre-sentam linhas de desvios, unindo o nível a jusante e o nível a montante des-se leito, ditos leitos de tipo A têm um volume (Va) superior ou igual ao volu-me (V8) dos leitos que apresentam linhas de desvio, ditos leitos de tipo B,segundo as relações:<formula>formula see original document page 22</formula>na qual Qvb é a vazão volúmica média no decorrer de um ciclo no meio doleito B e Qldb é a vazão volúmica no decorrer de um ciclo no meio da linhade desvio que envolve um leito de tipo B.
4. Processo de separação em leito móvel simulado, de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 a 3, no qual os leitos que não apre-sentam linhas de desvio unindo o nível a jusante e o nível a montante desseleito, dito leito de tipo A, têm uma porosidade (ΘΑ) superior ou igual à poro-sidade (CB) dos leitos que apresentam linhas de desvio, ditos leitos de tipoB, segundo as relações:<formula>formula see original document page 23</formula>nas quais Vld é o volume da linha de desvio que envolve um leito de tipo B1e Vieito o volume de um leito.
5. Processo de separação em leito móvel simulado, de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 a 4, no qual os leitos que não apre-sentam linhas de desvio unindo o nível a jusante e o nível a montante desseleito, dito leito de tipo A, são cheios com um adsorvente que apresenta umaporosidade intragranular e/ou uma capacidade de adsorção superior àquelados leitos que apresentam linhas de desvio, dito leito de tipo B, de tal manei-ra que o tempo de percurso dos perfis de concentração seja o mesmo nosdois tipos de leitos.
6. Método de regulagem das vazões nas linhas de desvio porzona de funcionamento em um processo em leito móvel simulado, como de-finido na reivindicação 1, compreendendo pelo menos 4 zonas de funciona-mento definidas por:- uma zona 1 de dessorção dos compostos do extrato, compre-endida entre a alimentação do dessorvente Dea extração do extrato E;- uma zona 2 de dessorção dos compostos do refinado, compre-endida entre a extração do extrato Eea alimentação da carga F;- uma zona 3 para a adsorção dos compostos do extrato, com-preendida entre a alimentação da carga Fea extração do refinado R;- uma zona 4 situada entre a extração do refinado Rea alimen-tação do dessorvente D,segundo a qual:-1) se busca a otimização de sincronização sobre uma zona de-terminada, fixando-se a sincronização em 100% para o conjunto das linhasde desvio não-fechadas das outras zonas;- 2) e se atribui a cada zona a otimização de sincronização obtidona etapa precedente.
7. Utilização do processo de separação em leito móvel simulado,como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, ou aplicação dométodo, como definido na reivindicação 6, para a separação do paraxilenoou do metaxileno no meio de uma mistura de hidrocarbonetos aromáticosem C8.
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