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Title: Making ethylene and propylene from natural gas: a feasibility study
Authors: Bicalho, Felipe Almeida
metadata.dc.contributor.advisor: Coutinho, Ana Carla da Silveira Lomba Sant´Ana
metadata.dc.contributor.advisorco: Maneval, James
metadata.dc.contributor.members: Coutinho, Ana Carla da Silveira Lomba Sant´Ana
Oliveira, Hugo Alvarenga
Silva, Rosenir Rita de Cássia Moreira da
Issue Date: 15-Apr-2016
Abstract: Quantidades consideráveis de gás natural foram recentemente encontradas nas regiões norte e oeste da Pensilvânia, aumentndo os incentivos econômicos, sociais e políticos para manter este gás natural nos Estados Unidos, bem como encontrar alternativas para seu uso que não somente a sua queima para geração de energia. Após considerar diferentes possíveis produtos e rotas de produção, definiu-se o objetivo deste trabalho como sendo simular e projetar uma planta para produção de etileno e propileno a partir do gás natural através da rota metanol a olefinas. Este processo é dividido em três passos: reforma do gás natural, síntese de metanol e posterior conversão a olefinas. Decidiu-se que a reforma do gás seria contratada. O gás de síntese da reforma do gás natural é então reagido sobre catalisadores Cu-ZnO-Al2O3-12.5% CNTs a temperatura e pressão de 428 ºF e 725 psia, apresentando conversão de 64% e seletividade de aproximadamente 100% para formar metanol. O metanol, então, reage sobre catalisadores H SAPO-34 a 710 ºF e 23.9 psia com conversão de 98%, levando a uma seletividade combinada de etileno e propileno de 80%. Uma planta para produção de 1.1 milhão lbs/dia de etileno e 1.6 milhão lbs/dia de propileno é projetada. A análise econômica da planta estima um investimento inicial necessário de $ 343 milhões. Os preços mínimos de venda calculados são de $ 0.56/lb de etileno e $ 0.52/lb de propileno, abaixo de seus respectivos preços atuais de $ 0.65/lb de etileno e $ 0.61/lb de propileno.
metadata.dc.description.abstractother: Substantial natural gas quantities have been found in the northern and western area of Pennsylvania, raising economic, social and political incentives to keep this gas within the United States and to find alternative uses of it besides combustion for energy production. After taking into consideration different possible value added products and production routes, the aim of this project was defined as simulate and design a production process of polymer grade ethylene and propylene from natural gas via methanol-to olefins route. The overall process consists of three steps: natural gas reforming, methanol synthesis and olefins production. The first step is contracted out, while the other two steps occur on-site. Synthesis gas from natural gas reforming reacts over Cu-ZnO-Al2O3-12.5% CNTs catalyst under 428 ºF and 725 psia to produce methanol with 64% conversion and approximately 100% selectivity. Then, methanol reacts over H-SAPO 34 catalysts under 710 ºF and 23.9 psia to produce olefins, leading to 98% conversion and a combined selectivity of ethylene and propylene of 80%. Production rate of 1.6 million lbs/day of propylene and 1.1 million lbs/day of ethylene are found to be achievable. The economic feasibility of the design is evaluated and has a total capital investment of $ 343 million. The minimum selling prices of ethylene and propylene are calculated to be $ 0.56/lb and $ 0.52/lb, respectively, which undercut current market prices, $ 0.65/lb of ethylene and $ 0.61/lb of propylene.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/1628
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