ES2221477T3 - Procedimiento para la fabricacion de oxido de etileno mediante oxidacion directa de etileno con aire o con oxigeno. - Google Patents

Procedimiento para la fabricacion de oxido de etileno mediante oxidacion directa de etileno con aire o con oxigeno.

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Abstract

Procedimiento de isomerización de metalocenos, caracterizado porque comprende calentar una mezcla de isomerización formada a partir de (i) una forma meso de un metaloceno puenteado o de una mezcla de formas meso y racémica de un metaloceno puenteado, (ii) un catalizador de isomerización a base de un haluro de un metal del Grupo 1 y/o 2 y (iii) un medio de isomerización orgánico líquido, de manera que al menos una parte de la forma meso del metaloceno se isomeriza a la forma racémica.

Description

Procedimiento para la fabricación de óxido de etileno mediante oxidación directa de etileno con aire o con oxígeno.
La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de óxido de etileno (a continuación denominado como EO) mediante oxidación directa de etileno, así como a un procedimiento, según el cuál se obtiene glicol a partir de EO mediante hidrólisis, eliminación del agua a presión, eliminación del agua en vacío y a continuación purificación mediante destilación.
En la actualidad se fabrica el EO a escala industrial mediante oxidación directa de etileno con aire o con oxígeno sobre catalizadores de plata. La reacción es fuertemente exotérmica (calor total de reacción 225 hasta 400 KJ por mol de etileno); por lo tanto se trabaja usualmente en reactores de haces tubulares para la disipación de los calores de reacción en exceso, conduciéndose la mezcla de la reacción a través de los tubos y haciéndose circular entre los tubos, a modo de caloportador, un líquido a ebullición, por ejemplo querosina o tetralina, recientemente también muchas veces agua. La presente invención se refiere a procedimientos, según los cuáles se utiliza agua a modo de caloportador.
Tales procedimientos están descritos, por ejemplo, en la publicación Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemestry, Fifth Editon, Vol. A 10, página 117 y siguientes. Según éstos procedimientos se disponen etileno y oxígeno en una corriente gaseosa en circuito cerrado, que contiene, además de los reactivos, gases inertes y el producto secundario de la oxidación total del etileno, el dióxido de carbono.
El vapor de agua, que se forma durante la oxidación directa del etileno, se descomprime, como se sabe, por regla general a través de una válvula hasta la presión de una red de vapor.
En éste caso no se aprovecha el contenido energético del vapor de agua procedente de la descompresión.
Una parte significativa del óxido de etileno (EO) procedente de la producción mundial se transforma, cada vez con mayor tendencia, para dar monoetilenglicol. Para mejorar la selectividad de la hidrólisis del EO se hace trabajar el reactor de la hidrólisis con un gran exceso de agua (proporción en peso entre agua: EO hasta 15:1). De éste modo puede reprimirse la proporción en glicoles superiores, especialmente en dietilenglicol, en trietilenglicol, etc. El reactor para la hidrólisis se hace trabajar, usualmente, a temperaturas desde 120ºC hasta 250ºC y a presiones desde 30 hasta 40 bares. El producto de la hidrólisis se somete, en primer lugar, a una eliminación del agua, hasta un contenido residual en agua de 100-200 ppm y, a continuación, se separan en forma pura los diversos glicoles.
La eliminación del agua se lleva a cabo, por regla general, en una cascada de columnas a presiones escalonadas, con presión descendente. Por regla general se calentará únicamente el evaporador de cola de la primera columna a presión con vapor fresco debido a la integración del calor, mientras que, por el contrario, en todas las demás columnas a presión se lleva a cabo la calefacción con los vahos de la columna respectivamente precedente. De acuerdo con el contenido en agua de la descarga del reactor para la hidrólisis y del nivel de presión/temperatura del vapor foráneo, empleado en el evaporador de cola de la primera columna, la cascada para la eliminación de agua a presión está constituida por 2 hasta 7 columnas. La eliminación de agua a presión va seguida por una eliminación de agua en vacío. La solución liberada del agua, que contiene glicoles, se descompone en varias columnas en los productos puros constituidos por monoetilenglicol, dietilenglicol y trietilenglicol.
La tarea de la invención consiste en aprovechar de manera óptima desde el punto de vista energético el vapor de agua que se forma durante la oxidación directa del óxido de etileno con empleo de agua como caloportador y mejorar la economía del procedimiento para la fabricación de EO y/o de monoetilenglicol.
La solución parte de un procedimiento para la obtención de EO mediante oxidación directa de etileno con aire o con oxígeno con empleo de agua a modo de caloportador, formándose vapor de agua que, a continuación, se descomprime. La invención se caracteriza porque la descompresión del vapor de agua se lleva a cabo en una o varias turbinas de vapor a contrapresión.
Las turbinas de vapor designan, de manera conocida, máquinas termoeléctricas con piezas giratorias, en las cuáles la caída de presión transforma permanentemente el vapor que fluye en una o varias etapas, en trabajo mecánico. Según el tipo de la conducción del vapor se distingue entre diversos tipos de turbinas de vapor; en el caso de las denominadas turbinas de vapor a contracorriente se aprovecha la energía de evaporación además para otras finalidades, la mayoría de las veces para calefacción.
Para el empleo en el procedimiento presente pueden emplearse, en principio, cualquier turbina de vapor a contrapresión.
Las turbinas de vapor se hacen trabajar, usualmente, con conducción de vapor bajo condiciones constantes. Por el contrario, según la invención, se hace trabajar una turbina de vapor con cantidades de vapor continuamente crecientes y con presión de vapor ascendente. Para la economía de ésta solución son decisivas las condiciones (cantidad de vapor, presión) con valores medios en el tiempo.
Los catalizadores industriales, empleados en la oxidación del etileno, que contienen, en general, hasta un 15% en peso de plata en forma de una capa finamente dividida sobre un soporte, pierden actividad a medida que aumenta el tiempo de funcionamiento, disminuyendo la selectividad para la oxidación parcial del óxido de etileno. Con el fin de mantener constante la cantidad de producción de una instalación de EO a medida que avanza el tiempo de funcionamiento, tiene que aumentarse la temperatura de la reacción con el mismo caudal, con lo cuál aumenta la presión del vapor de agua que se forma. La selectividad, que disminuye simultáneamente, conduce a grandes cantidades de vapor. En las instalaciones industriales, usuales, al inicio del funcionamiento se produce una presión de vapor de agua en el intervalo de 30 bares, con aumento continuo, durante la duración del funcionamiento de 2 años, hasta un valor de 65 bares aproximadamente.
En función de la energía disponible, la o las turbinas pueden mover una o varias máquinas de trabajo, especialmente bombas del procedimiento (para el transporte del agua en circuito cerrado) o compresores (para corrientes gaseosas del procedimiento) y/o uno o varios generadores.
El vapor de agua alimentado a la o las turbinas de vapor presenta, por regla general, una presión desde 25 hasta 70 bares, preferentemente desde 30 hasta 65 bares.
En una variante especialmente preferente del procedimiento se descomprime el vapor de agua que se produce durante la oxidación directa del etileno, en un procedimiento para la obtención de monoetilenglicol a partir de óxido de etileno mediante hidrólisis, eliminación del agua a presión, eliminación del agua en vacío y a continuación purificación mediante destilación a través de una o varias turbinas de vapor hasta la presión del evaporador de cola de la columna para la eliminación del agua a presión o del evaporador de cola de la primera columna para la eliminación del agua a presión de una cascada y la descarga de vapor de la o de las turbinas se aprovecha para la calefacción de la columna para la eliminación del agua a presión o de la primera columna para la eliminación del agua a presión de la cascada.
Mediante un diseño adaptado de las etapas para la eliminación del agua a presión del glicol puede modificarse la cantidad de vapor, necesaria para la eliminación del agua a presión, en la cantidad de vapor generada durante la oxidación directa del etileno. De éste modo se reduce claramente el aporte externo de vapor de agua a alta presión en promedio en el tiempo.
La calefacción de la columna para la eliminación del agua a presión o de la primera columna para la eliminación del agua a presión de la cascada, se lleva a cabo por medio de un evaporador de cola y el condensado se recicla a la etapa de reacción del EO.
Según otra forma de realización se lleva a cabo la descompresión a través de una o varias turbinas de vapor hasta la presión de una red de vapor o hasta la presión de funcionamiento de los consumidores, tales como inyectores de vapor o evaporadores de cola.
Mediante el procedimiento según la invención puede reducirse el consumo específico en energía de una instalación de EO y/o de monoetilenglicol mediante un mayor grado de integración térmica. Las columnas en el procedimiento del glicol pueden hacerse trabajar, preponderantemente, con vapor contaminado procedente de la eliminación del agua a presión. Se reduce claramente un aporte externo de vapor de agua a alta presión en promedio en el tiempo.
La solución más favorable, desde el punto de vista económico y energético, está orientada hacia las condiciones marco del lugar correspondiente, especialmente al nivel de la red de vapor así como a los precios de la energía.
La invención se explicará a continuación con mayor detalle por medio de un dibujo así como por medio de los ejemplos de realización.
Los datos de flujo en los ejemplos siguientes son válidos para el valor medio de un período de funcionamiento del catalizador en la reacción de EO.
La figura 1 muestra, esquemáticamente, un ejemplo para el aprovechamiento múltiple de vapor procedente de la reacción de EO en una turbina de vapor a contracorriente con generador conectado y descompresión hasta la contrapresión del evaporador de cola de la primera etapa de la eliminación del agua a presión del glicol. Los datos de flujo están indicados en la tabla 1.
El vapor de agua 1, tomado a partir del tambor de vapor D, del reactor de EO, se descomprime en una turbina de vapor a contracorriente T hasta una presión de 21 bares absolutos. La turbina T mueve un generador G para la generación de corriente eléctrica (por ejemplo 400 V). De acuerdo con el rendimiento de la turbina T, la potencia requerida es aproximadamente de 2 MW. La descompresión en la turbina T se verifica en el intervalo de vapor húmedo, con lo cuál se separan, en un separador A, condensado 2 y vapor saturado 3. El condensado 2 se recicla, mediante bombeo, hasta el tambor de vapor D. El vapor saturado 3 se alimenta al evaporador de cola S de la primera etapa para la eliminación del agua a presión del glicol. Cuando la cantidad no sea suficiente se complementará el vapor saturado 3 con vapor húmedo 4. El condensado 6, que sale del evaporador de cola S, se recicla mediante bombeo, igualmente, hasta el tambor de vapor D.
La figura 2 muestra un segundo ejemplo. La descompresión se lleva a cabo en éste caso a una contrapresión de 5 bares absolutos (con relación a los datos del flujo véase la tabla 2). Con la turbina de vapor T pueden moverse una o varias máquinas de trabajo M (bombas del procedimiento, compresores) con una potencia de 2,7 MW aproximadamente. El vapor saturado se envía, en su mayor parte, hasta el evaporador de cola S de una columna (corriente 5). El vapor saturado restante 4 se descarga a la red de vapor N.
La figura 3 muestra un tercer ejemplo. La descompresión se lleva a cabo a una contrapresión de 17 bares absolutos (con relación a los datos de flujo véase la tabla 3). La turbina de vapor T mueve un generador G para la generación de electricidad (por ejemplo 400V) con una potencia de aproximadamente 3,8 MW. El vapor saturado 3 se suministra en su mayor parte a la red de vapor N (corriente 4). Con la corriente parcial 5 se mueven uno o varios inyectores de vapor I. En el ejemplo mostrado se calienta, con ayuda de los inyectores, la cola de una columna K y, al mismo tiempo, la corriente de vapor saliente se refrigera mediante generación de presión reducida en un recipiente conectado aguas abajo B (refrigeración por evaporación). El condensado se envía en éste caso al agua del procedimiento W.
TABLA 1
Corriente Nr. 1 1 2 3 4 5 6
Corriente total t/h 52,3 2,6 49,7 9,3 59 59
Presión bar_{abs} 53 21 21 41 21 21
Temperatura ºC 268 215 215 400 242 215
g l g g g l
g: gaseoso \hskip0.5cm l: líquido
TABLA 2
Corriente Nr. 1 1 2 3 4 5 6
Corriente total t/h 31,4 28,6 28,6 12,6 16 16
Presión bar_{abs} 53 5 5 5 5 5
Temperatura ºC 268 152 152 152 152 152
g l g g g l
g: gaseoso \hskip0.5cm l: líquido
TABLA 3
Corriente Nr. 1 1 2 3 4 5 6
Corriente total t/h 83,7 4,8 78,9 63,4 15,5
Presión bar_{abs} 53 17 17 17 17
Temperatura ºC 268 204 204 204 204
g l g g g
g: gaseoso \hskip0.5cm l: líquido

Claims (5)

1. Procedimiento para la fabricación de óxido de etileno mediante oxidación directa de etileno con aire o con oxígeno con empleo de agua a modo de caloportador para la disipación de los calores de la reacción, formándose vapor de agua a presión continuamente creciente a través del tiempo de funcionamiento, que se descomprime a continuación, caracterizado porque la descompresión del vapor de agua se lleva a cabo en una o varias turbinas de vapor a contrapresión T.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la o las turbinas de vapor T mueven una o varias máquinas de trabajo M, especialmente bombas del procedimiento y compresores, y/o uno o varios generadores G.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el vapor de agua enviado a la o a las turbinas de vapor T, presenta una presión desde 25 hasta 70 bares, preferentemente desde 30 hasta 65 bares.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, según el cuál se obtiene monoetilenglicol a partir de óxido de etileno mediante hidrólisis, eliminación del agua a presión, eliminación del agua a vacío y a continuación purificación mediante destilación, y el vapor de agua, que se forma durante la oxidación directa del etileno, se descomprime a través de la o de las turbinas T hasta la presión del evaporador de cola S de la columna para la eliminación del agua a presión o del evaporador de cola S de la primera columna para la eliminación del agua a presión de una cascada y porque la salida de vapor de la o de las turbinas T se emplea para la calefacción de la columna para la eliminación del agua a presión o para la calefacción de la primera columna para la eliminación del agua a presión de la cascada.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la descompresión se lleva a cabo a través de la o de las turbinas T hasta la presión de una red de vapor N, o hasta la presión de trabajo de los consumidores, especialmente de los inyectores de vapor o de los evaporadores de cola.
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