BRPI0818045B1 - Method and apparatus for acetic acid production with improved productivity - Google Patents

Description

MÉTODO E APARELHO PARA PRODUÇÃO DE ÁCIDO ACÉTICO COM PRODUTIVIDADE MELHORADA

Campo Técnico A presente invenção se refere, de modo geral, a um aparelho e método para produção de ácido acético, onde o produto é recuperado do resíduo de uma coluna de extremidades leves e alimentado à frente, a fim de aumentar a produtividade do sistema.

Histórico da Técnica Os processos de carbonilação são bem conhecidos na técnica. Os processos para carbonilação de metanol de modo a fabricar ácido acético e processos para a carbonilação de acetato de metila de modo a fabricar anidrido acético são de interesse comercial significativo. Vide Applied Homogeneous Catalyst With Organometallic Compounds, Cornils e outros, Ed. (Bench Edition) (Wylie, Weinheim, República Federal da Alemanha, 2000), capítulo 2, Partes 2.1.2 e sequencia, páginas 104-137. Vide, também, Patente US número 6.642.413 de Thiebaut.

Para fabricar o ácido acético, um método de escolha envolve carbonilação do metanol em um meio de reação homogêneo, onde rõdio é utilizado como um catalisador. De modo geral, o meio de reação inclui catalisador, água, ácido acético, monóxido de carbono dissolvido (CO) , metanol, acetato de metila (MeAc), ácido iodrídico (HI) , iodeto de metila e opcionalmente um ou mais promotores e/ou estabilizantes. O metanol e o monóxido de carbono são alimentados a um reator como cargas de alimentação. Uma porção do meio de reação é continuamente retirada e fornecida ao cintilador onde o produto é cintilado e enviado (como vapor) a um conjunto de purificação. O conjunto de purificação inclui coluna de extremidades leves que remove os componentes "leves" ou de ebulição baixa como suspensão e provê uma corrente de produto para purificação adicional. Um processo de carbonilação especificamente preferido é ensinado na Patente US número 5.144.068 de Smith e outros. Neste processo denominado "baixo teor de água", um álcool tal como metanol é reagido com monóxido de carbono em um meio de reação líquido contendo um catalisador de ródio estabilizado com um sal de iodeto, especialmente iodeto de lítio junto com iodeto de metila e acetato de metila em proporções especificadas.' Com uma concentração finita de água no meio de reação, o produto é o ácido carboxílico ao invés, por exemplo, de anidrido. O sistema de reação da patente '068 não provê apenas um produto ácido com um teor de água baixo que é incomum em taxas inesperadamente favoráveis, porém também exibe estabilidade de catalisador inesperadamente alta. Isto é, o catalisador é resistente à precipitação do catalisador do meio de reação.

Outro método de escolha para carbonilação do metanol envolve utilização de um catalisador de irídio homogêneo no reator. É revelado, por exemplo, na Patente US número 5.883.295 de Sunley e outros, um processo para produção de ácido acético compreendendo carbonilação com metanol monóxido de carbono e/ou um derivado reativo do mesmo, na ausência substancial de um promotor de metal e/ou copromotor de iodeto iônico em um reator de carbonilação contendo uma composição de reação líquida com um catalisador de carbonilação de irídio, cocatalisador de iodeto de metila, água, ácido acético e acetato de metila, onde são mantidos na composição de reação líquida: (a) água a uma concentração de menos de 5% em peso; (b) iodeto de metila em uma concentração superior a 12% em peso; e (c) no reator de carbonilação, uma pressão total de menos de 5.000 kPa. Vide também, Patente US número 5.877.348 de Ditzel e outros e Patente US número 5.887.347 também de Ditzel e outros.

Uma limitação de produção frequente na seção de purificação de uma unidade de ácido acético é a coluna de extremidades leves. Uma unidade de carbonilação de ácido acético típica é operada, tal que, o produto é arrastado da coluna de extremidades leves como uma corrente lateral e o resíduo da coluna de extremidades leves é reciclado para o reator. O resíduo também contém Rh e Li que são varridos da alimentação de vapor para a coluna de extremidades leves. Em um sistema convencional, o resíduo das extremidades leves é resfriado e então reciclado para a base de um cintilador onde é bombeado de volta para o reator pelas bombas de reciclo de catalisador. O ácido acético nesta corrente residual assim representa um reciclo do ácido que adiciona carga hidráulica à coluna de extremidades leves.

Sumário da Invenção A presente invenção envolve o tratamento da corrente residual de extremidades leves para separar uma porção de ácido acético da corrente residual e reduzir a quantidade de ácido que é reciclada para o sistema de reação. Uma unidade é preferivelmente operada, tal que, o fluxo residual da coluna é principalmente ácido acético com pequenas quantidades de Mel, MeAc e água. Este tratamento pode ser realizado de várias formas. Primeiro, o resíduo da coluna de extremidades leves pode ser cintilado para um recipiente mantido sob vácuo. As simulações mostram que a cintilação da corrente residual a uma pressão de 34,47 kPa permitiria a recuperação de ~50% do ácido presente na corrente de tratamento e a temperatura resultante do recipiente de cintilação pode ser, por exemplo, de cerca de 85°C. Uma porcentagem maior do ácido acético é removida da corrente residual por operação em um vácuo mesmo menor. A corrente de vapor do recipiente de cintilação a vácuo seria condensada e alimentada a uma coluna de secagem ou desidratação juntamente com a corrente lateral da coluna de extremidades leves ou comprimida por um compressor (usado para prover o vácuo) e alimentação à coluna de secagem como um vapor aquecido.

Em outra concretização, a corrente residual da coluna de extremidades leves é processada em uma coluna de destilação pequena que separa os componentes leves (Mel, MeAc e água) suspensos, retorna um resíduo concentrado para o sistema de reação e recupera ácido acético como um produto da corrente lateral. 0 produto da corrente lateral é então combinado com o resíduo da coluna de secagem como produto de classificação de especificação se estiver suficientemente purificado. De outra forma, o produto de corrente lateral é alimentado à coluna de secagem.

As vantagens da presente invenção são apreciadas com referência à figura 1 que é uma representação gráfica mostrando a fração de ácido recuperado da corrente residual de extremidades leves e impacto no carregamento da coluna. Na figura 1 é visto que mais de 40% do ácido na corrente residual da coluna de extremidade leve podem ser recuperados simplesmente por cintilação da corrente e que a carga hidráulica da coluna de extremidades leves é substancialmente reduzida a uma taxa de redução dada.

Aspectos e vantagens adicionais da presente invenção são discutidos a seguir.

Breve Descrição dos Desenhos A invenção é descrita em detalhes a seguir com referência aos desenhos que se seguem, onde números semelhantes designam partes semelhantes e onde: A figura 1 é um gráfico mostrando o efeito do emprego de um recipiente de cintilação na corrente residual de extremidades leves na recuperação do ácido e carregamento hidráulico da coluna de extremidades leves; A figura 2 é um diagrama esquemático mostrando um aparelho da invenção, onde um recipiente de cintilação é provido na corrente residual de uma coluna de extremidades leves da unidade de ácido acético; A figura 3 é um diagrama esquemático mostrando um aparelho da invenção onde uma coluna de destilação é provida na corrente residual de uma coluna de extremidades leves da unidade de ácido acético; e A figura 4 é um diagrama esquemático de uma coluna de destilação do tipo extratora que pode ser usada na corrente residual de uma coluna de extremidades leves de uma unidade de ácido acético de acordo com a invenção. Descrição das Concretizações Preferidas A invenção é descrita em detalhes a seguir com referência às várias concretizações, apenas para fins de exemplificação e ilustração. Modificações das concretizações específicas dentro do espírito e escopo da presente invenção, estabelecidas nas reivindicações apensas, ficarão prontamente claras aos versados na técnica. A menos que especificamente definido a seguir, a terminologia conforme usada no presente documento é fornecida em seu significado comum. Porcentagem (%), PPB e termos semelhantes se referem ao peso percentual, partes por bilhão em peso e assim por diante, a menos que de outra forma indicado. "Coluna de destilação" e terminologia semelhante se referem ao equipamento de purificação que vaporiza líquido (ou pelo menos uma porção do mesmo) , pelo menos em parte, através da aplicação de calor ao líquido. "Destilação" e terminologia semelhante se referem à pelo a purificação pelo menos parcial de um líquido usando uma coluna de destilação. "Recipiente cintilador" e terminologia semelhante se referem a um recipiente adaptado para vaporizar fluido, pelo menos em parte, através da redução na temperatura como oposto à aplicação de calor. Equipamento que vaporiza pelo menos uma porção de um líquido através de ambas as aplicação de calor e redução na pressão é considerado uma coluna de destilação para os presentes fins. "Cintilação" e outros se referem à vaporização do líquido por redução na pressão.

Um "extrator" ou "coluna extratora" ou terminologia semelhante se refere a um recipiente que recebe uma corrente líquida em ou próximo da parte superior do recipiente a partir de uma peça separada do equipamento como oposta a uma coluna que refluxa seu próprio destilado condensado. 0 catalisador do Grupo VIII pode ser um catalisador de ródio e/ou irídio. O catalisador de metal de ródio pode ser adicionado em qualquer forma apropriada, tal que, o ródio se encontra na solução catalítica como uma mistura em equilíbrio incluindo anion [Rh(CO)2l2]" como é bem conhecido na técnica. Os sais de iodeto mantidos opcionalmente nas misturas de reação dos processos descritos no presente documento podem estar na forma de um sal solúvel de um metal alcalino ou metal alcalino terroso ou um sal de amônio quaternário ou fosfônio. Em determinadas concretizações, o copromotor de catalisador é iodeto de lítio, acetato de lítio ou suas misturas. 0 copromotor de sal pode ser adicionado como um sal não idodeto que gerará um sal iodeto. O estabilizador do catalisador de iodeto pode ser introduzido diretamente no sistema de reação. Alternativamente, o sal de iodeto pode ser gerado in si tu sob as condições operacionais do sistema de reação, uma ampla faixa de precursores de sal não iodeto reagirá com iodeto de metila para gerar o estabilizador de sal iodeto copromotor correspondente. Para detalhes adicionais com relação à catálise de ródio e geração de sal iodeto, vide Patentes US 5.001.259 de Smith e outros; 5.026.908 de Smith e outros; e 5.144.068, também de Smith e outros, as revelações sendo incorporadas ao presente documento como referência.

De modo semelhante, um catalisador de irídio na composição de reação de carbonilação de líquido pode compreender qualquer composto contendo irídio que seja solúvel na composição de reação líquida. O catalisador de irídio pode ser adicionado à composição de reação líquida para a reação de carbonilação em qualquer forma apropriada que dissolva na composição de reação líquida ou é conversível a uma forma solúvel. Exemplos de compostos apropriados contendo irídio que podem ser adicionados à composição de reação líquida incluem: IrCl3, Irl3, IrB3, [Ir(CO)2I] 2, [Ir(CO)2Cl]2í [Ir (CO) 2Br] 2, [Ir (CO) 2I2] ’H+, [Ir (CO) 2Br2j ~H+, [Ir (CO) 2I4] ~H+, [Ir (CH3) I3 (C02] Ή\ Ir4(CO)12í IrCl3.3H20, IrBr3.3H20, Ir(CO)i2/ metal irídio, lr203, Ir(acac) (CO)2, Ir(acac)3/ acetato de irídio, [lr30 (OAc) 6 (H20) 3] [OAc] e ácido hexaclorídrico [H2IrCl6] . Complexos isentos de cloro de irídio tais como, acetatos, oxalatos e acetoacetatos são geralmente empregados como materiais de partida. A concentração do catalisador de irídio na composição de reação líquida pode estar na faixa de 100 a 6.000 ppm. A carbonilação do metanol empregando catalisador de irídio é bem conhecida e é geralmente descrita nas Patentes US que se seguem: 5.942.460; 5.932.764; 5.883.295; 5.877.348; 5.877.347 e 5.696.284 as revelações das mesmas sendo incorporadas ao presente documento como referência neste pedido conforme estabelecido em sua totalidade.

Um cocatalisador/promotor de haleto de alquila é geralmente empregado em combinação com o componente catalisador de metal do Grupo VIII. Iodeto de metila é preferido como o promotor de haleto de alquila.

Preferivelmente, a concentração do haleto de alquila na composição de reação líquida está na faixa de 1 a 50% em peso, preferivelmente 2 a 30% em peso. O promotor de haleto de alquila pode ser combinado com um composto copromotor/estabilizador de sal que pode incluir sais de um metal do Grupo IA ou Grupo IIA, ou um sal de amônio de amônio ou fosfônio quaternário. São especificamente preferidos os sais de iodeto ou acetato, por exemplo, iodeto de lítio ou acetato de lítio.

Outros promotores e copromotores podem ser usados como parte do sistema catalítico da presente invenção, conforme descrito na Publicação de Patente Européia EP 0.849.248, a revelação da mesma sendo incorporada ao presente documento como referência. Promotores apropriados são selecionados de rutênio, ósmio, tungstênio, rênio, zinco, cádmio, índio, gálio, mercúrio, níquel, platina, vanádio, titânio, cobre, alumínio, estanho, antimônio e são mais preferivelmente selecionados de rutênio e ósmio. Copromotores específicos são descritos na Patente US número 6.627.770, a totalidade da mesma sendo incorporada ao presente documento como referência.

Um promotor pode estar presente em uma quantidade eficaz até o limite de sua solubilidade na composição de reação líquida e/ou quaisquer correntes líquidas de processo recicladas para o reator de carbonilação a partir do estágio de recuperação de ácido acético. Quando usado, o promotor está presente apropriadamente na composição de reação líquida em uma razão molar do promotor para o catalisador de metal de [0,5a 15]:1, preferivelmente de [2 a 10] :1, mais preferivelmente [2 a 7,5] :1. Uma concentração de promotor apropriada é de 400 a 5.000 ppm. O aparelho de carbonilação ou processo que é a matéria da invenção inclui, de modo geral, pelo menos uma seção reativa e uma seção de purificação. A presente invenção pode ser apreciada, por exemplo, em conexão com a carbonilação de metanol com um monóxido de carbono em um sistema de reação catalítico homogêneo compreendendo um solvente de reação (tipicamente ácido acético), metanol e/ou seus derivados reativos, um catalisador de sódio solúvel, pelo menos uma concentração finita de água e opcionalmente um sal iodeto. A reação de carbonilação prossegue conforme metanol e monóxido de carbono são alimentados continuamente ao reator. O reagente de monóxido de carbono pode ser essencialmente puro ou pode conter impurezas inertes, tais como, dióxido de carbono, metano, nitrogênio, gases nobres, água e hidrocarbonetos parafínicos Ci a C4. A presença de hidrogênio no monóxido de carbono e gerado in si tu pela reação de deslocamento de gás na água é preferivelmente mantida em teor baixo, por exemplo, menos de 100 kPa de pressão parcial, uma vez que sua presença pode resultar na formação de produtos de hidrogenação. A pressão parcial do monóxido de carbono na reação está apropriadamente na faixa de 100 kPa a 7.000 kPa, preferivelmente de 100 kPa a 3.500 kPa e mais preferivelmente de 100 kPa a 1.500 kPa. A pressão da reação de carbonilação está apropriadamente na faixa de 1.000 kPa a 20.000 kPa, preferivelmente de 1.000 kPa a 10.000 kPa, mais preferivelmente de 1.500 kPa a 50.000 kPa. A temperatura da reação de carbonilação está preferivelmente na faixa de 100 a 300°C, preferivelmente na faixa de 150 a 220°C. Ácido acético é tipicamente fabricado em uma reação de fase líquida a uma temperatura de cerca de 150-200°C e uma pressão total de cerca de 2.000 a cerca de 5.000 kPa. Ácido acético é tipicamente incluído na mistura de reação como o solvente para reação.

Derivados reativos de metanol apropriados incluem acetato de metila, éter dimetílico, formato de metila e iodeto de metila. Uma mistura de metanol e derivados reativos dos mesmos pode ser empregada como reagentes no processo da presente invenção. Preferivelmente, o metanol e/ou acetato de metila são usados como reagentes. Pelo menos algum dentre metanol e/ou derivado reativo do mesmo serão convertidos em e conseqüentemente presentes como acetato de metila na composição de reação líquida por reação com o produto do ácido acético ou solvente. A concentração na composição de reação líquida de acetato de metila está apropriadamente na faixa de 0,5 a 70% em peso, preferivelmente 0,5 a 50% em peso, mais preferivelmente 1 a 35% em peso e mais preferivelmente 1-20% em peso. Água pode ser formada in si tu na composição de reação líquida, por exemplo, por reação de esterificação entre reagente de metanol e produto de ácido acético. Água pode ser introduzida ao reator de carbonilação em conjunto ou separadamente dos outros componentes da composição de reação líquida. Água pode ser separada dos outros componentes da composição de reação retirados do reator e pode ser reciclada em quantidades controladas para manter a concentração necessária de água na composição de reação líquida. Preferivelmente, a concentração de água mantida na composição de reação líquida está na faixa de 0,1 a 16% em peso, mais preferivelmente de 1 a 14% em peso, mais preferivelmente de 1 a 10% em peso. 0 líquido de reação é tipicamente arrastado do reator e cintilado. A corrente de produto bruto de vapor do cintilador é enviada a um sistema de purificação que inclui, geralmente, pelo menos uma coluna de extremidades leves e uma coluna de desidratação. O sistema de carbonilação pode usar apenas 2 colunas de purificação e é preferivelmente operado conforme descrito em mais detalhes na Patente US número 6.657.078 de Scates e outros, intitulada "Low Energy Carbonylation Process", a revelação da mesma sendo incorporada ao presente documento como referência.

Com referência à figura 2, é mostrada uma unidade de carbonilação 10 da presente invenção. A unidade 10 inclui um reator 12, um cintilador 14, uma coluna de extremidades leves 16, uma coluna de secagem ou desidratação 18, bem como uma coluna de extremidades pesadas 20. O reator 12 inclui o meio de reação existindo alimentação de metanol e monóxido de carbono ao mesmo. Uma porção do meio de reação é provida continuamente ao cintilador 14 através da tubulação 22 onde o produto bruto é cintilado e enviado à coluna de extremidades leves 16 através da tubulação 24 como uma alimentação de vapor quente.

Uma corrente de purga gasosa é tipicamente ventilada da parte superior do reator para prevenir formação de subprodutos gasosos, tais como, metano, dióxido de carbono e hidrogênio e para manter uma pressão parcial de monóxido de carbono ajustada em uma pressão de reator total fornecida. Opcionalmente (conforme ilustrado na Patente Chinesa Número ZL92108244.4), um reator assim denominado "conversor" pode ser empregado o qual está localizado entre o reator e o recipiente de cintilação (14, 114) mostrado nas figuras 2 e 3. 0 "conversor" produz uma corrente de ventilação compreendendo componentes gasosos que são tipicamente limpos com um solvente compatível para recuperar componentes, tais como, iodeto de metila e acetato de metila. As correntes de purga gasosa do reator e conversor podem ser combinadas ou limpas separadamente e são tipicamente limpas tanto com ácido acético, metanol ou misturas de ácido acético e metanol para prevenir perda de componentes de ebulição baixa, tais como, iodeto de metila do processo. Se o metanol for empregado como o solvente líquido para limpeza na ventilação, o metanol enriquecido do sistema de limpeza será retornado tipicamente ao processo por combinação com o metanol fresco alimentando o reator de carbonilação - embora o mesmo também possa ser retornado para qualquer uma das correntes que reciclam de volta para o reator, tal como o resíduo do cintilador ou correntes aéreas da coluna de desidratação ou de extremidades leves. Se o ácido acético for usado como o solvente líquido de limpeza na ventilação, o ácido acético enriquecido do sistema de limpeza é tipicamente extraído das extremidades leves absorvidas e o ácido acético insípido resultante é reciclado de volta para a etapa de absorção. Os componentes de extremidade leve extraídos do solvente de limpeza do ácido acético enriquecido podem ser retornados para o processo principal direta ou indiretamente em vários locais diferentes incluindo o reator, cintilador ou colunas de purificação. Opcionalmente, as correntes de purga gasosa podem ser ventiladas através do líquido de base do cintilador ou parte inferior da coluna de extremidades leves para melhorar a estabilidade do ródio e/ou elas podem ser combinadas com outras ventilações do processo gasoso (tais como, as ventilações do receptor aéreo da coluna de purificação) antes da limpeza. Estas variações estão bem dentro do escopo da presente invenção, conforme serão apreciadas das reivindicações apensas e da descrição que se segue.

Na coluna 16, o produto é purificado dos componentes leves que deixam a coluna através da tubulação 26, sendo condensados em um decantador 28 e refluxados através da tubulação 32 ou retornados ao reator através das tubulações 30, 34. São também providos, porém não mostrados, os absorvedores e extratores empregados para reciclar o material no sistema.

Uma corrente de produto purificado 40 é retirada como uma corrente lateral (preferivelmente líquido) da coluna 16 e alimentada à coluna de secagem 18 onde a água é removida do produto parcialmente purificado. Após isto, o produto seco é provido à coluna de extremidades pesadas 20 através da tubulação 42, enquanto a parte aérea e o mesmo produto de ácido acético são empregados como refluxo para a coluna 18, através da tubulação 44 ou reciclados para o reator através das tubulações 34, 46. O produto de ácido acético é retirado da parte aérea da coluna de extremidades pesadas 20, através da tubulação 48, enquanto o resíduo pesado é removido da tubulação 50. A coluna 16 gera uma corrente de resíduo líquido 60 que é convencionalmente reciclada com o resíduo a partir do cintilador, contudo, de acordo com a invenção, a corrente 60 é provida a uma unidade de cint ilação 62 através da tubulação 64, onde a corrente encontra uma pressão reduzida, de modo que a corrente 60 é pelo menos parcialmente vaporizada, tal que a unidade de cintilação 62 provê uma segunda corrente de produto de vapor 66 que é alimentada a um condensador 68, através da tubulação 70. A corrente 66 é condensada em 68 e subsequentemente combinada com a corrente 40 através da tubulação 72. A corrente combinada é então alimentada diretamente à coluna 18, conforme mostrado e adicionalmente purificada conforme descrito acima. Ao invés da corrente de condensação 66, a corrente seria comprimida e alimentada diretamente como vapor aquecido.

Uma corrente de resíduo líquido 74 deixa a unidade de cintilação 62 e é reciclada de volta para o reator com o resíduo do cintilador 14 através das tubulações 76, 78.

Uma porção do ácido acético na corrente 60 é assim recuperada pela unidade de cintilação 62 e alimentada diretamente ao sistema, reduzindo o chumbo hidráulico na coluna 16 e aumentando a produtividade. Tipicamente, a corrente 60 compreende entre cerca de 90% em peso de ácido acético a cerca de 99% em peso de ácido acético e preferivelmente pelo menos 90% em peso ou pelo menos 95% em peso. Dependendo da pressão operacional da unidade de cintilação 62, pelo menos 10%, pelo menos 20% e pelo menos 30% ou pelo menos 40% do ácido acético na corrente 60 podem ser recuperados. O sistema da figura 1 foi simulado por um modelo de computador empírico para determinar os efeitos da pressão na unidade de cintilação 62 na recuperação de ácido e carregamento da coluna usando um recipiente de base completamente carregado (inundação incipiente) sem unidade de cintilação.

Tabela 1 - Recuperação do Ácido Acético do Resíduo da Coluna de Extremidades Leves (LE) por Cintilação Simples É visto da Tabela 1 que mais de 40% do ácido acético na corrente residual da coluna de extremidades leves são recuperados e o carregamento hidráulico da coluna de extremidades leves foi substancialmente reduzido. Estes resultados são mostrados no gráfico da figura 1, tratada acima.

Com referência às figuras 3 e 4, é mostrada outra unidade de carbonilação 100 da invenção que inclui um reator 112, um cintilador 114, uma coluna de extremidades leves 116, uma coluna de secagem ou desidratação 118 e uma coluna de extremidades pesadas 120. As várias partes operam conforme descrito acima em conexão com componentes semelhantes para produzir ácido acético e são conectadas através das tubulações 122, 124, 140 e 142 e assim por diante, conforme mostrado na figura 3.

Ao invés de uma unidade de cintilação, é provida uma coluna de destilação adicional 162 que é alimentada por corrente de resíduo liquido 160 a partir da coluna de extremidades leves 116. A coluna 162 gera uma corrente aérea 164 que pode ser condensada em 165 e usada como refluxo na coluna ou retornada para o reator 112, bem como a corrente lateral de produto 166 que pode ser condensada ou comprimida e alimentada diretamente através da tubulação 168 ou 170 e combinada com a primeira corrente de produto antes da coluna de secagem ou combinada com a primeira corrente de produto antes de seguir para a coluna de extremidades pesadas. Contanto que a corrente 166 provida seja de qualidade suficiente é preferível alimentar a corrente diretamente para a coluna de extremidades pesadas (isto é, alimentar a corrente para frente, sem remoção de água), uma vez que isto também reduzirá a carga hidráulica na coluna de desidratação 118. Caso desejado, o metanol pode ser adicionado à coluna 162 de modo a reduzir iodetos inorgânicos na corrente de produto, conforme é conhecido na técnica. Da mesma forma, a coluna 162 pode ser operada sem uma corrente de refluxo combinada, tal que, ela opera como uma coluna de destilação do tipo separadora, caso desejado.

Utilizando um modelo empírico de computador, a coluna de destilação 162 foi simulada a fim de determinar sua capacidade de recuperar ácido acético da corrente residual da coluna de extremidades leves. A amostra residual da coluna de extremidades leves foi também destilada em uma unidade laboratorial possuindo a configuração da coluna 162. Os resultados são comparados na Tabela 2.

Tabela 2 - Comparação do Modelo de Computador e Resultados Laboratoriais É visto na Tabela 2 que o modelo empírico concordou bem com os dados laboratoriais e que a recuperação da corrente de resíduo líquido foi superior a 40%. A carga hidráulica na coluna de extremidades leves é substancialmente reduzida e, no caso mostrado, onde ácido recuperado é alimentado à frente a jusante da coluna de desidratação, a carga hidráulica na coluna de desidratação é também substancialmente reduzida. A invenção foi descrita em detalhes e ilustrada em conexão com várias concretizações. Modificações em relação às concretizações específicas dentro do espírito e escopo da invenção serão prontamente aparentes aos versados na técnica. Tais modificações se encontram dentro do espírito e escopo da presente invenção que é estabelecida nas reivindicações apensas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (25)

1. Processo de carbonilação para produção de ácido acético, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) carbonilação de metanol ou seus derivados reativos na presença de água, um catalisador selecionado dos catalisadores de ródio, catalisadores de irídio e misturas dos mesmos e um promotor de iodeto de metila para formar uma mistura de reação de ácido acético em um reator; (b) separação da corrente da mistura de reação de ácido acético em uma corrente de reciclo líquida e uma primeira corrente de produto bruto; (c) alimentação da primeira corrente de produto bruto a uma coluna de extremidades leves; (d) destilação da corrente de produto bruto para remoção de componentes de ebulição baixa e geração de uma primeira corrente de produto purificado e uma corrente de resíduo líquido, onde a corrente de resíduo líquido consiste predominantemente em ácido acético; (e) vapor ização de pelo menos uma porção da corrente de resíduo líquido para prover uma segunda corrente de produto; e (f) alimentação à frente da segunda corrente de produto.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, a etapa de condensação da segunda corrente de produto.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, a etapa de compressão da segunda corrente de produto.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, a etapa de combinação da primeira corrente de produto e da segunda corrente de produto.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda correntes de produto são combinadas e após isto, tratadas em uma coluna de secagem.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, as etapas de purificação adicional da primeira e da segunda correntes de produto.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda correntes de produto são alimentadas a uma coluna de desidratação simples.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 10% do ácido acético presentes são vaporizados da corrente de resíduo líquido.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 20% do ácido acético presentes são vaporizados da corrente de resíduo líquido.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 30% do ácido acético presentes são vaporizados da corrente de resíduo líquido.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 40% do ácido acético presentes são vaporizados da corrente de resíduo líquido.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de resíduo líquido compreende pelo menos 90% em peso de ácido acético.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de resíduo líquido compreende pelo menos 95% em peso de ácido acético.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de resíduo líquido compreende pelo menos 90% em peso a cerca de 99% em peso de ácido acético.

15. Processo de carbonilação para produção de ácido acético, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) carbonilação de metanol ou seus derivados reativos na presença de água, um catalisador selecionado dos catalisadores de ródio, catalisadores de irídio e misturas dos mesmos e um promotor de iodeto de metila para formar uma mistura de reação de ácido acético em um reator; (b) separação da corrente da mistura de reação de ácido acético em uma corrente de reciclo líquida e uma primeira corrente de produto bruto; (c) alimentação da primeira corrente de produto bruto a uma coluna de extremidades leves; (d) destilação da corrente de produto bruto para remoção de componentes de ebulição baixa e geração de uma primeira corrente de produto purificado e uma corrente de resíduo líquido, onde a corrente de resíduo líquido consiste predominantemente em ácido acético; e (e) destilação da corrente de resíduo líquido para geração de uma segunda corrente de produto purificado.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende a remoção de iodeto da segunda corrente de produto purificado.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende a remoção de iodeto da segunda corrente de produto purificado.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a segunda corrente de produto purificado é alimentada à frente, sem remoção adicional de água da mesma.

19. Aparelho para produção de ácido acético, o dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: (a) um reator para carbonilação de metanol ou seus derivados reativos na presença de água, um catalisador selecionado dos catalisadores de ródio, catalisadores de irídio e misturas dos mesmos e um promotor de iodeto de metila para formar uma mistura de reação de ácido acético no reator; (b) um aparelho de cintilação acoplado ao reator e adaptado para receber uma corrente da mistura de reação e separar a mesma em (i) uma corrente de reciclo líquida e (ii) uma primeira corrente de produto bruto contendo ácido acético; (c) uma coluna de extremidades leves acoplada ao cintilador, que é configurada para separar os componentes de ebulição baixa da primeira corrente de produto e gerar uma primeira corrente de produto purificado, bem como uma corrente de resíduo líquido; (d) uma coluna de desidratação acoplada à coluna de extremidades leves para receber e adicionalmente purificar a primeira corrente de produto purificado; e (e) um recipiente de vaporização também acoplado à coluna de extremidades leves para vaporizar pelo menos uma porção da corrente de resíduo líquido e configurado para alimentação à frente da segunda corrente de produto.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato e que o recipiente de vaporização é uma coluna de destilação.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a coluna de destilação é uma coluna extratora.

22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o recipiente de vaporização é um recipiente de cintilação.

23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, coluna de extremidades pesadas acoplada à coluna de desidratação.

24. Aparelho, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o recipiente de vaporização é diretamente acoplado à coluna de extremidades pesadas.

25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a coluna de vaporização é uma coluna de destilação.