BRPI0616183A2 - processo para operação de uma coluna de destilação para a purificação de 1,2-dicloroetano e para a concentração acoplada de solução de soda cáustica através de evaporação - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA OPERAçãO DE UMA COLUNA DE DESTILAçãO PARA A PURIFICAçãO DE 1,2-DICLOROETANO E PARA A CONCENTRAçãO ACOPLADA DE SOLUçãO DE SODA CáUSTICA ATRAVéS DE EVAPORAçãO. A presente invenção refere-se a um processo para operação de uma coluna de destilação para a remoção de água e componentes com um ponto de ebulição menor do que o 1 ,2-dicloroetano do 1 ,2-dicloroetano no qual pelo menos parte do calor da condensação dos vapores aquosos da coluna de destilação é usada para concentrar a solução de soda cáustica através de evaporação; além disso, pelo menos parte do 1 ,2-dicloroetano formado quando cloro e etileno reagem em uma unidade de cloração direta é usada para aquecer a referida coluna de destilação e pode, subsequentemente, também ser usada como um fluido de transferência de calor para concentrar a solução de soda cáustica através de evaporação. um anel heterociclico não-aromático, não-substituido ou substituido or um ou dois substituintes, selecionados do grupo que consiste em C(0)0- alquila inferior, alquila inferior, alquila inferior substituida por halogênio, ci- loalquila, hidróxi, halogênio, N(R)C(0)-alquila inferior, -(CH~ 2~)~ n~-O-aIquiIa inferior, ou por um anel heterociclico aromático; R é hidrogênio, hidróxi, ou alquila inferior, em que R pode ser o mesmo u diferente no caso de R^ 2^; '/R" são independentemente um do outro hidrogênio ou alquila inferior; éO,1,2,3ou4; m él,2ou3; e com seus sais de adição de ácido farmaceuticamente aceitáveis. Foi constatado que esta classe de compostos apresenta alta afinidade e seletividade com relação aos sitios de ligação de receptor de GABA A <244>5 e poderia ser útil como realçador cognitivo ou para o tratamento de dis- túrbios cognitivos como a doença de Alzheimer.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA OPERAÇÃO DE UMA COLUNA DE DESTILAÇÃO PARA A PURI-FICAÇÃO DE 1,2-DICLOROETANO E PARA A CONCENTRAÇÃO ACO-PLADA DE SOLUÇÃO DE SODA CÁUSTICA ATRAVÉS DE EVAPORA-ÇÃO".
A presente invenção refere-se a um processo para a produçãode 1,2-dicloroetano, aqui depois referido como EDC. EDC é primariamenteusado como um produto intermediário na produção de cloreto de vinila mo-nomérico, aqui depois referido como VCM o qual, por sua vez, é usado paraproduzir cloreto de polivinila (PVC). Quando EDC reage para formar VCM,cloreto de hidrogênio (HCI) é obtido. Conseqüentemente, EDC é, de prefe-rência, produzido a partir de etileno (C2H4) e cloro (CI2) de uma maneira amanter um equilíbrio entre o cloreto de hidrogênio (HCI) produzido e aqueleconsumido nas reações, conforme mostrado nas equações de reação a se-guir:
CI2-I-C2H4 -> C2H4CI2 (EDC puro) +218 kJ/Mol (1)C2H4CI2 (EDC craqueado) -> C2H3CI (VCM) + HCI - 71 kJ/Mol (2)C2H4 + 2 HCI + V2 O2 -> C2H4CI2 (EDC bruto) + H2O + 238 kJ/Mol (3)
O processo para a produção de VCM com um equilíbrio adequa-do de HCI, aqui depois referido como "processo de VCM equilibrado", com-preende:
• uma etapa de cloração direta, na qual uma parte do EDCrequerido é produzida a partir de etileno (C2H4) e cloro (CI2)e gerado como EDC puro; utilização do calor de reação
produzido nessa etapa de cloração direta é um aspectocentral da invenção;
• uma etapa de oxicloração, na qual o resto do EDC é pro-duzido a partir de etileno (C2H4), cloreto de hidrogênio (H-Cl) e oxigênio (O2) e gerado como EDC bruto;
uma etapa de purificação de EDC por fracionamento, naqual o EDC bruto, junto com o EDC reciclado que retornada etapa de fracionamento de VCM é liberado dos subprodutos formados nas etapas de oxicloração e pirólise deEDC de forma a obter um EDC de alimentação adequadopara uso na etapa de pirólise de EDC;
• uma etapa de pirólise de EDC, na qual o EDC puro é com-binado com o EDC de alimentação e a mistura de EDC re-sultante é termicamente craqueada; o gás craqueado obti-do consiste em VCM1 cloreto de hidrogênio (HCI) e EDCnão reagido, bem como subprodutos;
• uma etapa de fracionamento de VCM, na qual o VCM purodesejado como um produto é separado do gás craqueadoe as outras substâncias principais contidas no mesmo, istoé, cloreto de hidrogênio (HCI) e EDC não reagido, são re-cuperadas como recicláveis e retornados ao processo deVCM equilibrado como alimentação reutilizável na forma deHCI reciclado ou EDC reciclado.
O cloro (CI2) requerido para a etapa de cloração direta normal-mente é produzido em uma unidade de eletrólise de cloreto de sódio (NaCI),com soda cáustica (NaOH) com uma concentração de cerca de 33% propor-cionada como co-produto. Em virtude da alta toxicidade do cloro (CI2) produ-zido, transporte sobre longas distâncias é evitado onde possível. Conse-qüentemente, o cloro (CI2) requerido para a etapa de cloração direta fre-qüentemente é produzido na proximidade da unidade de cloração direta.
Comumente, sabe-se que os constituintes diversos formados nogás craqueado durante a etapa de pirólise de EDC reduz a pureza do produ-to de VCM. Remoção desses constituintes de forma a melhorar a pureza doVCM é onerosa. Conseqüentemente, EDC craqueado, o qual foi grandemen-te liberado de tais impurezas, é usado na etapa de pirólise de EDC. Dogrande número de técnicas que existem para prevenção ou, se necessário,remoção de tais subprodutos e/ou constituintes prejudiciais, referência é fei-ta, em particular, à especificação de patente WO 01/34542 A2 e, especial-mente, ao estado da técnica descrita na mesma. Isso mostra que o calorliberado quando etileno (C2H4) e cloro (CI2) reagem para formar EDC duranteo processo de cloração direta é suficiente para operar as colunas de purifi-cação para o EDC produzido no "processo de VCM equilibrado".
Contudo, uma desvantagem do processo descrito na mesma éque o calor de reação usado para aquecer as colunas de purificação requera extração de uma quantidade correspondente de calor de forma a conden-sar os vapores. Isso é feito de acordo com um método convencional no es-tado da técnica, usualmente por meio de água de resfriamento, a qual deveser fornecida em grandes quantidades. Contudo, mesmo se as colunas depurificação não são operadas pelo calor liberado que se origina do calor dereação da unidade de cloração direta, água de resfriamento deve ser pro-porcionada em grandes quantidades de forma a condensar os vapores dascolunas de purificação.
Conseqüentemente, a finalidade da invenção é otimizar adicio-nalmente a utilização do calor liberado do "processo de VCM equilibrado" ereduzir substancialmente o requisito de água de resfriamento.
A invenção obtém essa finalidade através de utilização do calorda condensação dos vapores que se originam da separação destiIativa decomponentes com ponto de ebulição menor do que o EDC1 pelo menos umaparte, para concentrar, por meio de evaporação, a solução de soda cáusticaproduzida como co-produto durante a produção de cloro. Esse tipo de colunade destilação, conhecida como uma coluna de destilação para fiações leves,é um componente normal do "processo de VCM equilibrado". Nesse proces-so, os componentes de menor ponto de ebulição a serem separados são,principalmente, água de reação alimentada à coluna de destilação para fia-ções leves durante oxicloração a qual, então, precisa ser separada do EDC,e componentes orgânicos com ponto de ebulição menor do que o EDC.
Em áreas remotas, em particular, os custos de transporte da so-lução de soda cáustica (NaOH) obtida na unidade de eletrólise de NaCI sãoum fator importante. Esses custos podem ser substancialmente reduzidos sea solução a aproximadamente 33% obtida é concentrada para uma soluçãoa 50% através de evaporação. Unidades para evaporação da solução desoda cáustica (NaOH) podem, conseqüentemente, por exemplo, ser opera-das sob um vácuo em uma pressão absoluta de 13300 Pa (133 mbar) e umatemperatura de 60°C. Mesmo em casos onde a unidade de produção deEDC e a unidade de eletrólise de NaCI não estão localizadas próximo umada outra, vale a pena transportar a solução de soda cáustica a 33% obtidapara a unidade de produção de EDC primeiro de forma a concentrar a solu-ção de NaOH em uma unidade de evaporação a vácuo operada pelo EDC.Naturalmente, a solução pode ser evaporada para outras concentrações quenão 50%, dependendo dos requisitos do cliente e do calor liberado produzido.
Em uma modalidade da invenção, pelo menos parte do EDCformado quando cloro e etileno reagem em uma unidade de cloração direta éusada para aquecer a coluna de destilação para a remoção de água e com-ponentes com um ponto de ebulição menor do que o EDC.
Em uma outra modalidade da invenção, pelo menos parte desseEDC o qual foi usado para aquecer a coluna de destilação para a remoçãode água e componentes com um ponto de ebulição menor do que o EDCtambém pode ser usada como um fluido de transferência de calor para con-centrar a solução de soda cáustica através de evaporação. Isso é possívelporque o nível de temperatura ao qual a coluna de destilação para fiaçõesleves é aquecida é maior do que aquele da unidade de evaporação de sodacáustica e, portanto, é possível reduzir adicionalmente a temperatura dosvapores de EDC condensados durante aquecimento da coluna de destilaçãoatravés de liberação de energia na unidade de evaporação de soda cáustica.
O equipamento de processo e aparelho usados para transferir aenergia de condensação consistem no equipamento para processo de VCMequilibrado familiar e o aparelho para concentração da solução de sodacáustica (NaOH) através de evaporação. O último se refere, principalmente,a um permutador de calor de envoltório-e-tubo vertical com duas folhas tubu-lares fixas e um reservatório de drenagem de NaOH, no qual a solução desoda cáustica (NaOH) flui através dos tubos e os vapores com baixo pontode ebulição saem dos tubos. A transferência de calor entre o envoltório e olado do tubo ocorre em um fluxo co-corrente. Os vapores introduzidos naparte de cima do feixe de tubos se condensam e podem ser extraídos comolíquido na parte inferior.
Outro método apropriado de transferência de calor é por meio deum feixe de tubos de permutador de calor inserido no reservatório de drena-gem de soda cáustica ou através de um refervedor, por exemplo, do tipocaldeira, posicionado fora do reservatório de drenagem de soda cáustica.
Todos os métodos descritos acima podem também ser usadosaditivamente ou em combinação. Se o processo tem de ser usado em com-binação com outros processos os quais também incluem evaporação de so-da cáustica e, ao fazer isso, diferentes vapores têm de ser usados ao mes-mo tempo, o feixe de tubos pode ser dividido horizontalmente. Naturalmente,deve ser assegurado que as correntes individuais de vapores de diferentescolunas de destilação não fiquem misturadas umas com as outras.
De acordo com o princípio descrito no WO 01/34542 A2, a Fiau-ra 1 mostra um fluxograma de processo simplificado ilustrando a configura-ção de uma unidade de purificação de EDC (300) com uma unidade de clo-ração direta (100) e uma unidade de evaporação de soda cáustica (200) emuma unidade baseada no "processo de VCM equilibrado" onde:
• os vapores da coluna de destilação para fiações leves(301) da unidade de purificação de EDC (300) são conden-sados em uma unidade de evaporação de soda cáustica(200) de acordo com a reivindicação principal,
• a coluna de destilação para fiações leves (301) é aquecidapelos vapores de EDC da unidade de cloração direta (100)de acordo com a reivindicação 2, e
• após aquecimento da coluna de destilação para fiaçõesleves (301), o condensado dos vapores de EDC é usadona unidade de evaporação de soda cáustica (200) de acor-do com a reivindicação 3.
A unidade de cloração direta (100) consiste em um Ioop cheio delíquido (101), um alimentador de etileno (102), um alimentador para cloro oqual foi dissolvido em EDC (103) - com a pré-dissolução do gás cloro (104)em EDC líquido (106) em um injetor (105) e, antes disso, o resfriamento doEDC líquido para uma baixa temperatura no dissipador de EDC (107) demodo a melhorar a solubilidade - e além de um tambor de evaporação (108),um dispositivo de descarga para EDC líquido (109) com uma bomba de cir-culação de EDC (110), um dispositivo de descarga para EDC em vapor (111)e um ponto de alimentação para EDC reciclado (112) - embora, por razõespráticas, possam existir mais de um de cada um dos pontos de alimentaçãoe dispositivos de descarga. No Ioop cheio de líquido (101), o cloro reage cometileno para formar EDC em ebulição, o qual evapora no tambor de evapora-ção (108) junto com os estoques de alimentação não reagidos e gases cons-tituintes inertes diversos.
Parte do EDC em vapor (113) é alimentada ao refervedor do re-servatório de drenagem (302) da coluna de destilação para fiações leves(301). A parte do EDC em vapor total (113) extraída da unidade de cloraçãodireta a qual tem de ser alimentada ao refervedor depende do modo de ope-ração empregado pela coluna de destilação para fiações leves (301), emparticular do respectivo teor de água no EDC bruto (303) e as especificaçõesreferentes à pureza de separação e, normalmente, soma em torno de umquinto a um terço da mesma. O EDC em vapor restante (114) é usualmenteusado em alguma outra parte no processo de VCM equilibrado ou pode tam-bém ser usado para concentrar a solução de soda cáustica através de eva-poração.
A temperatura do reservatório de drenagem na coluna de desti-lação para fiações leves (301) é, tipicamente, cerca de 115°C, enquanto queo EDC em vapor pode ser extraído da unidade de cloração direta (100) emtorno de 120-125°C. Levando-se em conta essa ligeira diferença na tempe-ratura, dificilmente é possível remover, dessa forma, qualquer calor liberadodo EDC além da condensação em si para operar a coluna de destilação parafiações leves (301), a qual é porque o condensado de EDC (304), o qual a-inda contém EDC em vapor e componentes de gás inerte, é descarregadodo refervedor do reservatório de drenagem (302) como uma mistura commúltiplas fases em uma temperatura de aproximadamente 120°C.O condensado de EDC (304) é enviado para a unidade de eva-poração de soda cáustica (200), se necessário após ser misturado com EDCem vapor (115). Na unidade de evaporação, a qual é projetada como umfeixe de tubos verticais com um reservatório de drenagem alargado, ele édirigido ao lado do envoltório (201) do permutador de calor com envoltório-e-tubo (202), enquanto que evaporação do filme que cai da solução de sodacáustica ocorre no lado do tubo em torno de 60°C. Não-condensáveis sãodescarregados via uma saída de gás inerte (203). Aqui, medidas técnicasadequadas devem ser tomadas para prevenir a formação de misturas de gásexplosivas sobre o lado do envoltório (201) do permutador de calor com en-voltório-e-tubo (202). Tais medidas são familiares para aqueles versados natécnica e não são um objeto da presente invenção.
O vapor leve (305) da coluna de destilação para fiações leves(301) é também enviado à unidade de evaporação de soda cáustica (200),onde ele é condensado no refervedor de imersão (204) instalado no reserva-tório de drenagem (205) da unidade de evaporação de soda caustica (200).Parte do condensado leve obtido (206) é retornado para a parte superior dacoluna de destilação para fiações leves (301) como refluxo leve (306) pelabomba de condensado (207) e parte é descarregada como água residual(208). A grande diferença de temperatura entre a unidade de evaporação desoda cáustica (200) a aproximadamente 60°C e a parte superior da colunade destilação para fiações leves (301) a aproximadamente 90°C torna possí-vel um design compacto.
A solução de soda cáustica a 33% (209) é alimentada ao reser-vatório de drenagem (205) da unidade de evaporação de soda cáustica(200) e concentrada sob vácuo para aproximadamente 50%. A pressão émantida por meio de uma bomba a vácuo (210), a qual descarrega o vaporde água à medida que ele é liberado (211). Uma bomba de soda cáustica(212) descarrega parte da solução de soda cáustica concentrada como pro-duto NaOH (213) e bombeia a parte restante para o distribuidor de sodacáustica (214), o qual distribui a solução de soda cáustica a ser concentradapara o lado do tubo do permutador de calor com envoltório-e-tubo (202).A parte inferior contendo EDC (307) da coluna de destilação pa-ra fiações leves (301) é enviada para a coluna de destilação para fiaçõespesadas (308). Nessa coluna e na coluna de vácuo subseqüente (309), elassão purificadas adicionalmente de forma familiar. O calor de reação da pro-dução de EDC também pode ser usado beneficamente para aquecer essascolunas, mas isso não é um objeto da presente invenção.
Produto EDC (216) é separado do EDC puro (215) extraído dolado do envoltório (201) do permutador de calor com envoltório-e-tubo (202);o EDC puro restante é bombeado no Ioop na unidade de cloração direta(100) por meio de uma bomba de EDC (217) e combinado com o EDC líqui-do (109).
Aqui, o circuito para os vapores da unidade de cloração direta(100) e a coluna de destilação para fiações leves (301) é mostrado por meiode exemplo apenas. Também seria possível usar um refervedor externo naunidade de evaporação de soda cáustica (200) ou dividir para o lado do en-voltório (201). Aqui, há alguma liberdade com relação a qual vapor pode seralimentado a qual componente como um agente de aquecimento - uma coisaque aqueles versados na técnica precisarão otimizar para intensificar a efici-ência em cada caso em particular ao mesmo tempo em que, naturalmente,certifica-se de assegurar que correntes de EDC de diferentes qualidades nãosão misturadas umas com as outras.
Um exemplo típico é mostrado abaixo com base em um cálculousando simulação: ele é baseado com uma capacidade de 400 000 tpy deEDC. Com esse tamanho de unidade, uma produção térmica de aproxima-damente 3,9 PM pode ser obtida na coluna de destilação para fiações levesem uma pressão de descarga de 115 Pa (1,15 bar) abs. e uma temperaturade aproximadamente 910C para uso na unidade de evaporação de sodacáustica, permitindo que aproximadamente 6,8 t/h de solução de soda cáus-tica (calculado como 100%) sejam concentrados de 33 para 50% em peso.
5,2 PM da unidade de cloração direta são introduzidos no refer-vedor do reservatório de drenagem de forma a operar a coluna de destilaçãopara fiações leves, somando 30% do calor de reação total.Listagem de números de referência usados
100 unidade de cloração direta 101 Ioop cheio de líquido 102 alimentador de etileno 103 cloro dissolvido 104 gás cloro 105 injetor 106 EDC líquido 107 refervedor de EDC 108 tambor de evaporação 109 EDC líquido 110 bomba de circulação de EDC 111 EDC em vapor 112 EDC reciclado 113 EDC em vapor 114 EDC em vapor 115 EDC em vapor 200 unidade de evaporação de soda cáustica 201 lado do envoltório 202 permutador de calor com envoltório-e-tubo 203 saída de gás inerte 204 refervedor de imersão 205 reservatório de drenagem 206 condensado leve 207 bomba de condensado 208 água residual 209 solução de soda cáustica a 33% 210 bomba a vácuo 211 vapor de água 212 bomba de soda cáustica 213 Produto NaOH 214 distribuidor de soda cáustica215 EDC puro216 Produto EDC217 Bomba de EDC300 Unidade de purificação de EDC301 coluna de destilação para fiações leves302 refervedor do reservatório de drenagem303 EDC bruto304 condensado de EDC305 vapor leve306 refluxo leve307 parte inferior308 coluna de destilação para fiações pesadas309 coluna de vácuo
Claims (3)
1. Processo para operação de uma coluna de destilação para aremoção de água e componentes com ponto de ebulição menor do que 1,2-dicloroetano caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do calor dacondensação dos vapores aquosos da coluna de destilação é usada paraconcentrar a soda cáustica através de evaporação.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que pelo menos parte do 1,2-dicloroetano formado quando cloro eetileno reagem em uma unidade de cloração direta é usada para aquecer acoluna.de destilação para a remoção de água e componentes com um pontode ebulição menor do que o 1,2-dicloroetano do 1,2-dicloroetano.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que pelo menos parte do 1,2-dicloroetano o qual foi usado para a-quecer a coluna de destilação para a remoção de água e componentes comum ponto de ebulição menor do que 1,2-dicloroetano é subseqüentementeusada como um fluido de transferência de calor para concentrar a soluçãode soda cáustica através de evaporação.
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