BRPI0603175B1 - processo para isolar acetato de vinila - Google Patents

Abstract

processo para isolar acetato de vinila. a presente invenção refere-se a um processo para isolar acetato de vinila da mistura de gás formada na reação de etileno com ácido acético e oxigênio na fase da gás nos catalisadores compreendendo paládio ou compostos de paládio, com recirculação da solução de ácido acético obtida no purificador de gás de circulação para a primeira coluna de destilação (coluna pré-desidratação).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA ISOLAR ACETATO DE VINILA". A presente invenção refere-se a um processo para isolar acetato de vinila da mistura de gás formada na reação de etileno com ácido acético e oxigênio na fase da gás sobre os catalisadores compreendendo paládio ou compostos de paládio, com re-circulação da solução de ácido acético obtida no purificador de gás de circulação para a primeira coluna de destilação. A preparação de acetato de vinila por reação de etileno com ácido acético e oxigênio ou gases contendo oxigênio na fase de gás sobre os catalisadores de leito fixo já é conhecida. A reação é geralmente realizada em pressões de 1 a 2,5 MPa e temperaturas de 100 a 250°C. Os catalisadores adequados compreendem um componente de metal nobre e um componente ativador. O componente de metal nobre compreende paládio e/ou compostos deste; além disso, ouro ou seus compostos podem também estar presente. O componente ativador compreende compostos de elementos do 1Q grupo principal e/ou o 2e grupo principal e/ou cádmio. Esses componentes ativos são aplicados a apoios na forma finamente dividida, com sílica ou oxido de alumínio geralmente sendo empregado como material de apoio.

Em geral, o conteúdo do paládio do catalisador é de 0,5 a 5% em peso.

Se o ouro ou um de seus compostos for empregado, ele é adicionado em uma proporção de 0,01 a 4% em peso.

Cada ativador individual é também geralmente adicionado em uma proporção de 0,01 a 4% em peso. No caso de todos os três percentuais indicados, a parte de metal do componente é em cada caso com base na massa total do catalisador apoiado. Preferência é dada aos seguintes catalisadores: paládio/ elemento de álcali/ cádmio e paládio/ ouro/ elemento de álcali, com paládio e ouro sendo capaz de estar presente como metais ou compostos no catalisador final e potássio sendo preferido como elemento de álcali. O potássio é empregado na forma de um carboxilato, em particular como acetato.

Preferência particular é dada aos catalisadores de acetato de paládio/ acetato de potássio/ acetato de cádmio e acetato de paládio/ aceto-aurato de bário/ acetato de potássio.

No processo catalítico de multiestágio, o acetato de vinila e água são formados em quantidades equimolares, como mostrado na seguinte e-quação total. H2C = CH2 + CH3-COOH + 0,5 02 -4 H2C = CH - O - CO - CH3 + h2o A oxidação total de etileno, que não pode ser totalmente evitada, forma C02 e água: H2C = CH2 + 3 02 -> 2C02 + 2H20 Mais do que 1 mol de água é portanto obtido por mol de acetato de vinila; em geral, 0 peso de água é cerca de um quarto do peso do acetato de vinila formado. À parte de C02, pequenas quantidades de outros subprodutos, incluindo acetato de etila, são formadas em uma proporção de cerca de 1000-2000 ppm em peso, com base no acetato de vinila formado.

Somente uma pequena quantidade de não mais do que 250 ppm em peso de acetato de etila é permitida no acetato de vinila puro. A remoção do acetato de vinila requer uma grande quantidade de energia e a técnica anterior trata de vários métodos de redução do consumo de enerqia na purificação de acetato de vinila com a remoção de acetato de etila e outros subprodutos. A mistura empregada para a reação contém um múltiplo da quantidade estequiometricamente requerida de etileno. Conseqüentemente, a conversão de etileno é relativamente baixa (cerca de 10%) e 0 etileno não reagido tem que ser re-circulado para a zona de reação. O acetato de vinila é geralmente separado da mistura de produtos de reação gasosos em um processo de multiestágio.

No processo descrito em DE-A1-3 422 575, a mistura de gás quente deixanáo o reator de acetato de vinila, que consiste essencialmente em etileno, ácido acético, acetato de vinila, água, dióxido de carbono, oxigênio e inertes tal como, por exemplo, nitrogênio e argônio e contém acetato de etila é introduzida em uma primeira coluna de destilação que opera sem aquecimento adicional, conhecida como a coluna de pré-desidratação. A mistura de gás que deixa o topo desta coluna é primeiramente levada em contato com retorno de curso pela coluna de pré-desidratação em um per-mutador de calor, resultando na mistura de gás sendo resfriada e a retorno de curso sendo correspondentemente aquecido. A mistura de gás subse-qüentemente passa do trocador de calor para um condensador. O material que é liquidificado aqui é coletado em um recipiente de coleta onde a separação em uma fase aquosa e uma fase orgânica ocorre. A fase aquosa é descarregada ao mesmo tempo em que toda ou parte da fase orgânica é recirculada como retorno de curso para o topo da coluna de pré-desidratação. O material que não foi liquidificado no condensador compreende ainda acetato de vinila gasoso. Isto é purificado da mistura de gás em uma coluna de purificação operada empregando ácido acético como líquido de purificação, conhecido como o purificador de gás de circulação. O "tailgas" restante é re-circulado para o reator. O fluxo do fundo do purificador de gás de circulação e do restante da fase orgânica liquidificada do condensado da coluna de pré-desidratação é coletado em um outro recipiente se não toda a fase orgânica liquidificada do condensado for empregada como retorno de curso para a coluna de pré-desidratação.

Uma mistura compreendendo acetato de vinila, ácido acético e aproximadamente metade da água de reação e também os sub-produtos é obtida no fundo da coluna de pré-desidratação. A outra metade da água de reação já foi separada sem introdução de energia e forma a fase aquosa do condensado formado no resfriamento do vapor do topo da coluna de pré-desidratação. O produto de fundo da coluna de pré-desidratação é primeiramente alimentado em um recipiente de coleta, também referido como recipiente de coleta de acetato de vinila bruto, e subsequentemente fabricado em uma segunda coluna de destilação, conhecida como a coluna de azeotropo. O acetato de vinila saturado com água é obtido como produto suspenso, e uma corrente lateral compreendendo acetato de etila e um produto de fundo que é re-circulado para o sistema como ácido acético de reciclo são obtidos. A corrente lateral compreendendo acetato de etila é descarregada. O acetato de vinila saturado com água que não é retornado como retorno de curso para o topo da segunda coluna de destilação é combinado com o fluxo do fundo do purificador de gás de circulação e o restante da fase orgânica liqui-dificada do condensado da coluna de pré-desidratação. A mistura é subsequentemente alimentada para uma outra, terceira coluna de destilação, conhecida como a coluna de desidratação. O vapor do topo desta coluna é, após a condensação, virtualmente completamente recirculado como retorno de curso. A corrente de saída lateral é separada em uma fase aquosa e uma fase orgânica, com a fase aquosa então sendo descarregada e a fase orgânica sendo retomada à coluna. Uma mistura de acetato de vinila/ ácido acético seca é removida no fundo da coluna de desidratação e alimentada por uma outra quarta coluna, conhecida como a coluna de acetato de vinila. Nesta coluna, o acetato de vinila que é virtualmente livre de acetato de etila é obtido como produto suspenso, ao mesmo tempo em que os fundos desta coluna, que compreende ácido acético, caldeiras de alta pressão e traços de acetato de vinila e acetato de etila, são, após a descarga de uma subcorrente, re-círculadas para a corrente.

Uma outra variante do processo conhecido para fabricação de acetato ds vinila é conhecida de EP-A2-0 423 658. Nesta variante, o produto de fundo do purificador de gás de circulação não é combinado diretamente com o acetato de vinila contendo água obtido na coluna de azeotropo, mas é primeiramente introduzido em uma outra coluna na qual uma azeotropo de acetato de vinila/ água é obtido como produto suspenso e o ácido acético, que é re-circulado para o processo, é obtido como produto de fundo. O acetato de vinila aquoso obtido nesta coluna adicional é combinado com o acetato de vinila saturado com a água obtida da coluna de azeotropo e é fabricado por um método correspondendo ao processo de DE-A1 -3 422 575 na coluna de desidratação a jusante e coluna de acetato de vinila puro. O processo de EP-A2-0 423 658 requer aproximadamente a mesma energia de destilação para separar o acetato de etila como faz o processo de DE-A1 -3 422 575, porém requer uma quantidade menor de placas na coluna, que incorre de custos de capital inferiores. A parte não condensada do acetato de vinila da coluna de pré-desidratação, que é purificada através de ácido acéti-co no purificador de gás de circulação e é obtida como solução de ácido acé-tico, e a fase orgânica do condensado da coluna de pré-desidratação não contêm virtualmente nenhum acetato de etila e uma remoção de energia intensiva de acetato de etila dessas correntes de acetato de vinila se torna desnecessária. Entretanto, esta variante do processo requer operação de uma coluna de destilação adicional para fracionar o fluxo do fundo do purificador de gás de circulação.

Os processos de fabricação conhecidos para recuperar o acetato de vinila puro ainda têm algumas desvantagens. Desse modo, o fluxo do fundo do purificador de gás de circulação e o fluxo do fundo da coluna de pré-desidratação contêm quantidades consideráveis de gases, especialmente etileno, na forma dissolvida. A despressurização do fluxo do fundo da coluna de pré-desidratação e do purificador de gás de circulação no recipiente de coleta de acetato de vinila bruto, portanto libera uma quantidade apreciável do gás de reciclo que tem que ser comprimido em um compressor de gás de reciclo com um consumo elevado de energia antes que ele possa ser retornado ao circuito de reação. Em geral, o acetato de vinila bruto é despres-surizado de uma pressão na faixa de 0.5 a 2,0 MPa para uma pressão na faixa de 0,02 a 0,2 MPa. O gás formado na despressurização compreende predominantemente etileno e também dióxido de carbono, nitrogênio e outros inertes tal como argônio e também constituintes orgânicos tal como ácido acético e pequenas quantidades de acetato de vinila e acetato de etila. Este gás é também referido como gás de reciclo que é recirculado para o processo.

Uma característica do processo de fabricação conhecido é a combinação da solução de ácido acético obtida do fluxo do fundo do purificador de gás de circulação com o acetato de vinila saturado com água do produto suspenso da coluna de azeotropo e o restante da fase orgânica li-quidificada do condensado da coluna de pré-desidratação. Por esta razão, uma mistura de ácido acético, da qual o ácido acético tenha que ser separado com um consumo elevado de energia, é passada para os outros estágios de purificação ocorrendo na coluna de desidratação a jusante e na coluna de acetato de vinila puro. Além disso, a coluna de desidratação e a coluna de acetato de vinila puro têm que ser construídas empregando materiais resistentes à corrosão que não sejam sensíveis ao ácido acético.

Além disso, o condensado da coluna de pré-desidratação que não é retornado como retorno de curso para o topo da coluna de pré-desidratação ainda contém uma certa quantidade de acetato de etila. Uma vez que esta corrente é combinada somente após a coluna de azeotropo com o acetato de vinila saturado com água obtida como produto suspenso, a coluna de desidratação a jusante e coluna de acetato de vinila puro são fornecidos com uma corrente que contém acetato de etila e da qual o acetato de etila pode ser separado somente com consumo elevado de energia.

Finalmente, a remoção melhorada de água e acetato de etila em uma etapa que é tão anterior quanto possível no processo de fabricação é desejável para reduzir a quantidade desses materiais indesejáveis carregados através do processo de fabricação total tanto quanto possível e evitar a remoção de energia intensiva associada na destilação de acetato de vinila puro. A invenção conseqüentemente fornece um processe para a separação de acetato de vinila da mistura de gás formada na reação de etileno com ácido acético e oxigênio na fase de gás sobre os catalisadores compreendendo paládio ou compostos de paládio, que compreende (a) introduzir a mistura de gás deixando a zona de reação em uma primeira coluna de destilação, (b) resfriar a mistura de gás deixando o topo da primeira coluna de destilação de -20°C a +50°C, com o condensado obtido separando em uma fase de água e uma fase orgânica, (c) remover a fase de água formada na etapa (b) (d) recircutar toda ou parte da fase orgânica formada na etapa (b) como retomo de curso para o topo da primeira coluna de destilação utilizada na etapa (a) e removendo parte da fase orgânica que não é empregada como retorno de curso, (e) purificar o gás compreendendo acetato de vinila que não é condensado na etapa (b) em uma coluna de purificação através de pelo menos 90% de força de ácido acético aquoso e obter uma solução de ácido acético compreendendo acetato de vinila na base, (f) alimentar o produto do fundo compreendendo acetato de vinila, acetato de etila, ácido acético e água da etapa (a) em um recipiente de coleta e despressurizar o líquido pressurizado a fim de formar um gás, (g) alimentar o líquido obtido na despressurização da etapa (f) em uma segunda coluna de destilação e remover uma corrente lateral compreendendo acetato de etila de uma zona de enriquecimento acima do fundo, (h) utilizar todo ou parte do produto do fundo compreendendo ácido acético e água da etapa (g) para a purificação do gás na etapa (e), (i) resfriar o vapor suspenso da etapa (g), com o condensado obtido separando em uma fase aquosa e uma fase orgânica, (j) remover a fase aquosa formada na etapa (i), (k) recircular parte da fase orgânica formada na etapa (i) como retorno de curso para o topo da segunda coluna de destilação utilizada na etapa (g) e remover o restante, onde (i) parte do produto do tundo da coluna de purificação utilizada na etapa (e) é primeiramente resfriada com circulação bombeada e recirculada para a base da coluna de purificação utilizada na etapa (e), o restante é removido e a parte removida é aquecida a uma temperatura de pelo menos 30°C e alimentada na parte inferior da primeira coluna de destilação utilizada na etapa (a), (m) a fase orgânica restante removida na etapa (d) é despressurizada, o gás formado na despressurização é combinado com o gás formado na etapa (f) e o gás combinado é retornado ao processo, (n) a fase orgânica obtida na etapa (m) é combinada com a fase orgânica obtida na etapa (i) e a parte restante da fase orgânica removida na eta- pa (k) que não foi empregada como retorno de curso é introduzida em uma terceira coluna de destilação, (o) o produto suspenso da terceira coluna de destilação na etapa (n) é resfriado e as caldeiras baixas obtidas e a água obtida são separadas, (p) o produto de fundo da terceira coluna de destilação na etapa (n) é introduzido em uma quarta coluna de destilação, (q) acetato de vinila puro é removido no topo da quarta coluna de destilação empregada na etapa (p).

Na etapa (a), a mistura de gás deixando a zona de reação é preferivelmente primeiramente resfriada a 115°C-150°C através do gás de circulação mais frio no trocador de calor contracorrente que é desse modo aquecido e então re-circulado para a reação. Nesta etapa, nenhuma condensação dos componentes tiquidificáveis ocorre e a mistura de gás é introduzida na primeira coluna de destilação, também conhecida como coluna de pré-desidratação. A quantidade de fase orgânica formada na etapa (b) é dependente da temperatura a qual o resfriamento é realizado nesta etapa. Aquela parte da fase orgânica da etapa (b) que é não utilizada como retomo de curso para etapa (d) é removida e despressurizada de uma pressão de 0,5 a 2,0 MPa a uma pressão de 0,02 a 0,2 MPa, preferivelmente de 0,1 a 0,15 MPa, na etapa (m). ü liquido obtido é combinado na etapa (n) com a fase orgânica do produto suspenso condensado da segunda coluna de destilação, também referida como coluna de azeotropo (etapa i). As duas fases orgânicas são preferivelmente combinadas no separador de fase da coluna de azeotropo. A proporção da fase orgânica que não é retomada como retorno de curso para o topo da coluna de azeotropo na etapa (n) é introduzida em uma terceira coluna de destilação, também referida como a coluna de desidratação. A temperatura de resfriamento na etapa (b) e a proporção da fase orgânica formada em (b) que é utilizada como retomo de curso na etapa (b) são preferivelmente selecionados a fim de que muito pouco acetato de vinila, porém preferivelmente todo o acetato de etila estejam presentes no produto do fundo da etapa (a).

Uma característica do modo de operação de acordo com a invenção é a operação da coluna de purificação empregada na etapa (e) e a recirculação do fluxo do fundo da coluna de purificação para a parte inferior da primeira coluna de destilação empregada na etapa (a). Parte das bases da coluna de purificação, também referida como purificador de gás de circulação, é circulada bombeando-se, com a parte do produto do fundo da coluna de purificação que é transportada ao redor do circuito bombeado sendo resfriado. O resfriamento do produto do fundo é realizado empregando-se meios com os quais aqueles versados na técnica estão familiarizados, por exemplo, permutadores de calor. A parte do produto do fundo que não é transportada ao redor do circuito bombeado é removida da coluna de purificação, aquecida a uma temperatura de pelo menos 30°C, preferivelmente de 60°C a 120°C, em particular de 60°C a 100°C, e alimentada na parte inferior da primeira coluna de destilação empregada na etapa (a). Para realizar o aquecimento, o produto de fundo bombeado da coluna de purificação é vantajosamente passado através de um permutador de calor.

As bases aquecidas da etapa (I) são preferivelmente alimentadas na primeira coluna de destilação na 2a a 15a placa, em particular a 5a a 10a placa, calculada do fundo da coluna.

Como um resuitaao da recirculação do produto do fundo aquecido da coluna de purificação na etapa (e) para a parte inferior da primeira coluna de destilação empregada na etapa (a), a temperatura do fluxo do fundo da coluna de purificação, cuja temperatura sem esta medida é geralmente de 30 a 50°C, é significantemente aumentada. Aqui, em uma primeira etapa, as bases são primeiramente aquecidas, por exemplo, em um permutador de calor, a uma temperatura de pelo menos 30°C, preferivelmente de 60°C a 120°C e em particular de 60°C a 100°C. Quando as bases aquecidas resultantes do purificador de gás de circulação são alimentadas na parte inferior da primeira coluna de destilação, esta corrente é aquecida novamente, geralmente a uma temperatura de 80°C a 150°C, que também corresponde à temperatura do fundo da primeira coluna de destilação. Este aquecimento das bases da coluna de purificação reduz a solubilidade dos componentes gasosos no acetato de vinila bruto, de ácido acético. Os componentes gasosos, em particular etileno e dióxido de carbono, são expelidos a uma extensão maior através do topo da primeira coluna de destilação e são retornados para o circuito de gás em um ponto muito anterior do processo de fabricação. A despressurização do produto bruto portanto resulta na formação de menos gás. A despressurização é realizada em um recipiente de coleta, também referido como recipiente de coleta de acetato de vinila bruto, de uma pressão de 0,5 a 2,0 MPa a uma pressão de 0,02 a 0,2 MPa, preferivelmente de 0,1 a 0,15 MPa. O gás obtido na despressurização é também referido como gás de reciclo e compreende predominantemente etileno e adicionalmente dióxido de carbono e também inertes tais como nitrogênio e argônio e também constituintes orgânicos tais como ácido acético e pequenas quantidades de acetato de vinila e acetato de etila. Uma quantidade menor de energia é portanto requerida na recirculação do gás de reciclo para o processo a fim de comprimir o gás de reciclo pela pressão do reator novamente. Um pouco da carga é portanto removida do compressor de gás de reciclo pela re-circulação de acordo com a invenção das bases da coluna de purificação na etapa (e), que resulta em uma economia de energia signifi-cante.

Além disso, a introdução da solução de ácido acético da coluna de purificação na parte inferior da primeira coluna de destilação, preferivelmente na 2a a 15a prato, em particular 5a a 10a prato, calculado do fundo da coluna, alcança um efeito de purificação. O acetato de etila é purificado no fundo da primeira coluna de destilação e descarregado através do fundo. O acetato de vinila está presente no produto de fundo da primeira coluna de destilação, na solução de purificação de ácido acético que é formada na etapa (e) e é re-circulada na etapa (I) para a parte inferior da primeira coluna de destilação e na parte da fase orgânica formada na etapa (b) que não é utilizada como retomo de curso na etapa (d). O conteúdo de acetato de vinila dessas três correntes depende do modo de operação da planta e não é decisivo para a realização do processo da invenção. O produto suspenso da primeira coluna de destilação contém somente quantidades muito pequenas de acetato de etila, e o retorno de curso re-circulado na etapa (d) e a parte da fase orgânica que não é empregada como retomo de curso são baixos no acetato de etila e podem ser processados também sem outras medições o que requer a remoção de acetato de etila. Para este propósito, a fase orgânica que é removida é despressuri-zada na etapa (m) e o líquido obtido é combinado com a fase orgânica obtida na etapa (i), que é obtida do produto suspenso da segunda coluna de destilação, também referida como coluna de azeotropo. Parte das fases orgânicas combinadas é re-circulada como retomo de curso para o topo da coluna de azeotropo. O restante é alimentado para a terceira coluna de destilação, também referida como coluna de desidratação (etapa n). O gás obtido na despressurização na etapa (m) é também referido como o gás de reciclo e tem aproximadamente a mesma composição como o gás de reciclo obtido na etapa (f). Ambas correntes de gás de reciclo são combinadas, em seguida comprimidas em um compressor de gás de reciclo e subseqüentemente re-circuladas para o processo. O gás de reciclo purificado é vantajosamente combinado com os gás residual obtido na purificação de ácido acético na etapa (e), que é também referido como gás de circulação. As correntes de gás combinadas são comprimidas e, após a descarga de uma proporção contendo inertes, re-circuiadas para o reator de acetato de vinila novamente.

Pelo menos parte do produto do fundo da segunda coluna de destilação (etapa (g)) é empregada na purificação de gás da etapa (e). O produto do fundo compreende principalmente ácido acético e contém não mais do que 10% em peso de água. Parte do produto do fundo que não é requerido na etapa (e) é preferivelmente re-circulada para o reator como ácido acético de reciclo após uma pequena parte ter sido descarregada para remover os polímeros e caldeiras de alta pressão.

Na etapa (n), a quantidade da fase orgânica combinada das etapas (i) e (m) que é re-circulada como retomo é preferivelmente somente a quantidade requerida pelo vapor suspenso da segunda coluna de destilação para conter muito pouco acetato de etila. Aquela parte da fase orgânica que não é requerida para este propósito é introduzida na terceira coluna de destilação, também referida como coluna de desidratação.

Na etapa (o), o produto suspenso condensado da terceira coluna de destilação não é todo utilizado como retorno, porém uma parte que é suficiente para separar as caldeiras baixas e água é removida.

Na etapa (p), o fundo da terceira coluna de destilação, que consistem essencialmente em acetato de vinila seco, são alimentadas em uma quarta coluna de destilação, conhecida como coluna de acetato de vinila puro, da qual o acetato de vinila puro é removido como produto suspenso (etapa q). A primeira, segunda, terceira e quarta colunas de destilação utilizadas no processo de fabricação reivindicado para acetato de vinila são operadas em temperaturas, pressões, e razões de refluxo apropriadas para a utilização da capacidade da planta. O processo da invenção é ilustrado através da figura 1. As medições conhecidas per se, por exemplo, adição do estabilizador, não são mestradas. A mistura do gás re-circulado compreendendo etiteno, oxigênio e C02 e também inertes e pequenas quantidades de componentes orgânicos tal como ácido acético, também referido como gás ue circulação, é introduzida através da linha (1) em um vaporizador de ácido acético (2) configurado como uma coluna de bandeja na qual a corrente de gás é carregada com ácido acético que é alimentado através da linha (3). A mistura de gás deixando o vaporizador de ácido acético (2) é alimentada através de uma linha de corrente aquecida (4) pelo reator de acetato de vinila (5). A mistura de gás deixando o reator de acetato de vinila (5), que consiste essencialmente em etileno, ácido acético, acetato de vinila, água, dióxido de carbono, oxigênio e gases inertes tal como nitrogênio e argônio, é introduzida através da linha (6) na primeira coluna de destilação, a coluna de pré-desidratação (7). A coluna de pré-desidratação (7) tem um desenho conhecido per se. A mistura de gás deixando o topo da coluna de pré-desidratação (7) passa através da linha (8) para um trocador de calor (9) onde é submetida a uma permuta de calor contracorrente com um retorno de curso que entra através da linha (16) e é retomado através da linha (10) para a coluna de pré-desidratação (7). A mistura de gás passa do trocador de calor (9) através da linha (11) para um condensador resfriado por água (12) no qual ele é resfriado a cerca de 35°C. O material liquidificado aqui passa através da linha (13) para o recipiente (14) onde ele é coletado. A proporção do líquido excedendo um nível particular no recipiente de coleta (14) é bombeada através da bomba (15) através da linha (16), o trocador de calor (9) e linha (10) voltam para dentro da coluna de pré-desidratação (7). Após algum tempo, o condensado obtido no recipiente de coleta (14) separa em duas fases (17) e (18), das quais a fase aquosa (17) é descarregada através da linha (19) e somente a fase orgânica (18) é bombeada de volta ou em sua totalidade ou parcialmente através da linha (16), o trocador de calor (9) e linha (10) como retomo de curso para o topo da coluna de pré-desidratação (7). A mistura de gás deixando o condensador (12) através da linha (20) é purificada e isenta de acetato de vinila não condensado na coluna de purificação (21) (purificador de gás de circulação) através do ácido acético introduzido através da linha (51). As bases do purificador de gás de circulação (21) são separadas, com uma subcorrente sendo circulada por bombe-amento através da linha (22) e re-circulada com resfriamento através do trocador de calor (23) para a parte inferior do purificador de gás de circulação (21) e a outra parte das bases sendo transportadas através da linha (24) a-través de um trocador de calor (25) no qual os produtos de fundo são aquecidos a uma temperatura de pelo menos 30°C, preferivelmente de 60 a 120°C e em particular de 60 a 100°C. O produto do fundo que foi aquecido desse modo é subseqüentemente bombeado de volta para a parte inferior da coluna de pré-desidratação (7), preferivelmente na 2a a 15a placa, em particular 5a a 10a placa, calculada do fundo da coluna. O gás de circulação ou gás residual (etileno, oxigênio não rea- gido e CO2 formado como subproduto) deixando a coluna de purificação (21) através da linha (26) é combinado com o gás de reciclo compreendendo predominantemente etileno e adicional mente CO2, inertes tais como nitrogênio e argônio e também ácido acético e pequenas quantidades de acetato de vinila e acetato de etila que é levado através da linha (35), comprimido através do compressor de gás de circulação (27) e re-circulado através da linha (1) e o vaporizador de ácido acético (2) ao reator (5). Parte do gás de circulação é removido como isento de gás através da linha (28) para descarregar os constituintes inertes. O etileno fresco é introduzido através da linha (29) e o oxigênio fresco é introduzido através da linha (30). O líquido obtido no fundo da coluna de pré-desidratação (7), que compreende principalmente acetato de vinila, ácido acético e água e contém virtualmente todo o acetato de vinila, é alimentado através da linha (31) para um recipiente (32), também referido como recipiente de coleta de acetato de vinila bruto, e despressurizado, preferivelmente a uma pressão de 0,02 a 0,2 MPa, em particular a uma pressão de 0,1 a 0,15 MPa. O gás de reciclo formado aqui, que compreende predominantemente etileno e adicionalmente C02( inertes tal como nitrogênio e argônio e também constituintes orgânicos tal como ácido acético é descarregado através da linha (33), combinado com o gás reciclado levado através da linha (57), que tem aproximadamente a mesma composição, e, após a compressão no compressor de gás de reciclo (34), combinado através da linha (35) com o gás de circulação do purificador de gás de circulação (21) levado através da linha (26). A fase orgânica obtida após a despressurização no recipiente de coleta de acetato de vinila bruto (32) é removido através da linha (36) e introduzido na segunda coluna de destilação (37), também referido como coluna de azeotropo. O vapor do topo da segunda coluna de destilação (37) é transportado através da linha (38) para o condensador (39) e condensado. O condensado alimentado através da linha (40) para o separador da fase (41) separa em uma fase aquosa (42) que é removida através da linha (43) e uma fase orgânica (44) que é combinada com a fase orgânica levada através da linha (58). A fase orgânica combinada no separador de fase (41) é descarregada através da bomba (45). Parte da fase orgânica descarregada é alimentada através da linha (46) ao topo da coluna de azeótropo (37), e serve lá como retorno. A parte que não é usada como retorno é descarregada via linha (47) e alimenta a terceira coluna de destilação (48), isto é, a coluna de desidratação. O acetato de etila introduzido através da linha (36) na coluna (37) é removido de uma zona de enriquecimento acima do fundo da coluna (37) via linha (49). O produto de fundo da coluna (37) compreende virtualmente todo o ácido acético obtido na fabricação de acetato de vinila, não mais do que 10% em peso de água e também pequenas quantidades de caldeiras de alta pressão e polímeros e somente traços de acetato de vinila e acetato de etila. O ácido acético aquoso é removido do fundo da coluna (37) através da linha (50) e dividido. Dependendo do desenho da coluna de purificação (21) e da temperatura do gás a ser purificado, quantidades diferentes de ácido acético são requeridas como líquido de purificação. A proporção requerida para a purificação do ácido acético na etapa (e) é alimentada através da linha (51) e da bomba (52) pela coluna de purificação (21). O restante é alimentado através da bomba (53) e linha (3) pelo vaporizador de ácido acético (2). O ácido acético fresco é alimentado em uma quantidade correspondendo à quantidade de ácido acético consumido na reação ao topo do vaporizador de ácido acético (2) através da iinna (54) c simultaneamente serve como solução de purificação para o ácido acético recuperado levado através da linha (3), também referido como ácido acético de reciclo. O restante da fase orgânica (18) do recipiente de coleção (14) é, se nem toda a fase orgânica (18) é usada como retorno na coluna de pré-desidrataçâo (7), alimentado através da linha (55) ao recipiente de despressurização (56). O gás de reciclo formado durante a despressurização a uma pressão de 0,02 a 0,2 MPa, preferivelmente de 0,1 a 0,15 MPa, é descarregado através da linha (57), combinado com o gás de reciclo levado através da linha (33) e, após a compressão através do compressor de gás de reciclo (34), re-circulado para o processo através da linha (35). O líquido obtido no recipiente (56) é alimentado através da li- nha (58) pelo separador de fase (41) de onde as fases orgânicas combinadas são parcialmente alimentadas com retorno de curso através da linha (46) pela coluna de azeotropo (37) e parcialmente quando alimentadas através da linha (47) pela terceira coluna de destilação (48), também referida como coluna de desidratação. A alimentação pela coluna de desidratação é virtualmente livre de ácido acético.

As caldeiras baixas e resíduos finais de água presentes no vapor do topo da coluna (48) são transportados para longe através da linha (59) e descarregados dos processos de fabricação. O acetato de vinila virtualmente livre de água obtido no fundo da coluna (48) é alimentado através da linha (60) pela quarta coluna de destilação (61), também referido como coluna de acetato de vinila puro. O vapor do topo desta passa através da linha (62) para o condensador (63). O condensado obtido é acetato de vinila puro que é livre de acetato de etila. Uma parte muito pequena deste acetato de vinila é re-circulada como retomo de curso para a coluna (61) através da linha (64). O acetato de vinila puro é removido através da linha (65). O produto do fundo da coluna (61), que contém pequenas quantidades de acetato de etila, polímeros e caldeiras de alta pressão, é re-circulado através da linha (66) e da bomba (67) para a coluna (37). Do vaporizador de ácido acético (2), ao qual todas as caldeiras de alta pressão e polímeros são finalmente re-circuiaaos, uma subcorrente é removida através da linha (67) para os polímeros de descarga. A medida importante para o processo de fabricação da invenção é a recirculação do ácido acético aquecido de fundo da coluna de purificação (21) para a parte inferior da coluna de pré-desidratação (7), com o ácido acético, praticamente aquecido de fundo da coluna de purificação sendo aquecida mais uma vez. Esta medida está surpreendentemente associada com uma variedade de vantagens.

Esta medida resulta em uma redução na solubilidade dos componentes gasosos, em particular dióxido de carbono e etileno, que estão presentes no fluxo do fundo do purificador de gás de circulação e são expelidos através do topo da primeira coluna de destilação e são retornados para o gás de circulação em um estágio anterior do processo.

Como um resultado, menos gás de reciclo é obtido na despressurização e esta é comprimida com consumo de energia menor no compressor de gás de reciclo (34) e retornado para o processo. A carga no compressor de gás de reciclo é desse modo reduzida. A introdução do ácido acético, aquecido do fundo da coluna de purificação (21) na parte inferior da coluna de pré-desidratação (7) alcança um efeito de purificação e virtualmente todo o acetato de etila é purificado no fundo da coluna de pré-desidratação (7) e descarregado através do fundo. Somente uma pequena quantidade de acetato de etila é carregada para dentro da fase orgânica (18) que coleta no recipiente de coleta (14). A corrente removida através da linha (55) portanto dificilmente contém qualquer acetato de etila. Uma grande quantidade disto pode portanto ser permitida ser comparada com o modo conhecido da operação, como um resultado do qual o carregamento da coluna de azeotropo (37) é reduzido, o que também leva a outras economias de energia. Desse modo, a coluna de azeotropo pode também ser operada em uma razão de refluxo significantemente inferior comparada com o modo conhecido de operação.

Do mesmo modo, uma grande quantidade de água comparada com o modo conhecido de operação é descarregada através do topo da coluna de pré-desidratação (7), como um resultado do qua! a quantidade de água obtida no recipiente (14) pode ser aumentada. A remoção de água a-través da coluna de pré-desidratação (7) pode portanto ser operada mais eficazmente. A água é desse modo removida a um grau maior em um estágio anterior do processo e a carga nos estágios do processo posterior de remoção de água é reduzido.

Além disso, todo o ácido acético é descarregado com os produtos de fundo da coluna de azeotropo (37), a fim de que o alimentação da coluna de desidratação (48) e desse modo também para a coluna de acetato de vinila puro (61) seja virtualmente livre de ácido acético. O fenômeno da corrosão causado pelo ácido acético nessas partes da planta pode portanto ser evitado e é possível empregar uma quantidade menor de materiais resis- tentes a corrosão. A evasão de um conteúdo de ácido acético na alimentação da coluna de acetato de vinila puro (61) também reduz o desperdício da destilação para isolar o acetato de vinila puro, uma vez que a remoção de traços residuais de ácido acético do acetato de vinila é muito difícil. A destilação para isolar o acetato de vinila puro pode portanto ser operada com um gasto de energia inferior e em uma razão de refluxo inferior, que geralmente significa um consumo considerável de corrente.

Claims (11)

1. Processo, para separar acetato de vinila da mistura de gás formada na reação de etileno com ácido acético e oxigênio na fase de gás sobre os catalisadores compreendendo paládio ou compostos de paládio, que compreende {a) introduzir a mistura de gás deixando a zona de reação em uma primeira coluna de destilação, (b) resfriar a mistura de gás deixando o topo da primeira coluna de destilação de -20 a +50°C, com o condensado obtido separando em uma fase de água e uma fase orgânica, (c) remover a fase de água formada na etapa (b), (d) recircular toda ou parte da fase orgânica formada na etapa (b) como retorno de curso para o topo da primeira coluna de destilação utilizada na etapa (a) e removendo parte da fase orgânica que não é empregada como retomo de curso, (e) purificar o gás compreendendo acetato de vinila que não é condensado na etapa (b) em uma coluna de purificação através de pelo menos 90% de força de ácido acético aquoso e obtenção de uma solução de ácido acético compreendendo acetato de vinila no fundo, (f) alimentar o produto de fundo compreendendo acetato de vinila, acetato de etila, ácido acético e água da etapa (a) em um recipiente de coleta e despressurizar o líquido pressurizado a fim de formar um gás, (g) alimentar o líquido obtido na despressurização na etapa (f) em uma segunda coluna de destilação e remover uma corrente lateral compreendendo acetato de etila de uma zona de enriquecimento acima de seu fundo, (h) utilizar todo ou parte do produto de fundo compreendendo ácido acético e água da etapa (g) para a purificação do gás na etapa (e), (i) resfriar o vapor suspenso da etapa (g), com o condensado obtido separando em uma fase aquosa e uma fase orgânica, G) remover a fase aquosa formada na etapa (i), (k) recircular parte da fase orgânica formada na etapa (i) como retorno de curso para o topo da segunda coluna de destilação utilizada na etapa (g) e remover o restante, onde (l) parte do produto do fundo da coluna de purificação utilizada na etapa (e) é primeiramente resfriada com circulação bombeada e re-circulada para o fundo da coluna de purificação utilizada na etapa (e), o restante é removido e a parte removida é aquecida a uma temperatura de pelo menos 30°C e alimentada na parte inferior da primeira coluna de destilação utilizada na etapa (a), (m) a fase orgânica restante removida na etapa (d) é despressu-rizada, o gás formado na despressurização é combinado com o gás formado na etapa (f) e o gás combinado é retomado para o processo, (n) a fase orgânica obtida na etapa (m) é combinada com a fase orgânica obtida na etapa (i) e a parte restante da fase orgânica removida na etapa (k) que não foi empregada como retorno de curso é introduzida em uma terceira coluna de destilação, (o) o produto suspenso da terceira coluna de destilação na etapa (n) é resfriado e as caldeiras baixas obtidas e a água obtida são separados, (p) o produto de fundo da terceira coluna de destilação na etapa (n) é introduzido em uma quarta coluna de destilação, (q) acetato de vinila puro é removido no topo da quarta coluna de destilação empregada na etapa (p).

2. Processo, de acordo com na reivindicação 1, onde o produto de fundo removido da coiuna de purificação é aquecido a uma temperatura de 60°C a 120°C, em particular de 60°C a 100°C, na etapa (I).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, onde o produto de fundo removido na etapa (I) é alimentado na primeira coluna de destilação utilizada na etapa (a) na 2a a 15a placa, preferivelmente 5a a 10a placa, calculado do fundo da coluna.

4. Processo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 3, onde a recirculação do produto de fundo removido na etapa (I) para a primeira coluna de destilação utilizada na etapa (a) é realizada de um tal modo que o fluxo do fundo da primeira coluna de destilação tem uma temperatura de 80°C a 150°0.

5. Processo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 4, onde o produto de fundo na etapa (a) é despressurizado a uma pressão de 0,02 a 0,2 Mpa, preferivelmente de 0,1 a 0,15 Mpa, no recipiente de coleta na etapa (f),

6. Processo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 5, onde uma fase orgânica residual removida na etapa (d) é alimentada para um vaso de despressurização e despressurizado a uma pressão de 0,02 a 0,2 Mpa, preferivelmente de 0,1 a 0,15 Mpa na etapa (m).

7. Processo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 6, onde a temperatura de resfriamento na etapa (b) e a proporção da fase orgânica formada na etapa (b) que é utilizada como retorno de curso na etapa (d) são selecionadas a fim de que virtualmente todo o acetato de etila esteja presente no produto de fundo da primeira coluna de destilação da e-tapa (a).

8. Processo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 7, onde a parte da fase orgânica que não é empregada como retorno de curso na etapa (d) é aumentada, com as fases orgânicas combinadas em um separador de fase na etapa (n) contém muito pouco acetato de etila.

9. Processo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 8, onde na etapa (n) a quantidade da fase urganica combinada que é recir-culada como retomo de curso é somente a quantidade requerida para o vapor suspenso da segunda coluna de destilação para conter muito pouco acetato de etila e ácido acético.

10. Processo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 9, onde a quantidade do produto suspenso resfriado retornado como retorno de curso para a terceira coluna de destilação na etapa (o) é a quantidade necessária para uma parte suficiente das caldeiras baixas e água para ser separado.

11. Processo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 10, onde a mistura de gás deixando a zona da reação é primeiramente resfriada a 115°C a 150°C através do gás de circulação mais frio no trocador de calor contracorrente e somente então introduzido na primeira coluna de destilação na etapa (a).