ES2238060T3 - Purificacion de oxido de propileno. - Google Patents
Purificacion de oxido de propileno.Info
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Abstract
Un proceso para la separación de una mezcla de óxido de propileno y metanol por medio de extracción de disolvente líquido/líquido que comprende poner en contacto la mezcla mencionada con agua y disolventes hidrocarbonados de extracción C7-C9 y recuperar de forma separada una corriente que comprende el disolvente acuoso de extracción y metanol y una corriente que comprende el disolvente hidrocarbonado de extracción y óxido de propileno.
Description
Purificación de óxido de propileno.
La presente invención se refiere a la separación
de óxido de propileno y metanol por medio de un proceso de
extracción líquido/líquido.
La separación o remoción de metanol del óxido de
propileno por medio de procesos de destilación convencional es
difícil debido a la baja volatilidad relativa del óxido de propileno
con respecto al metano en concentraciones superiores tales como
concentraciones por encima de aproximadamente 95% en peso.
Se ha desarrollado tecnología para la producción
de óxido de propileno por medio de procedimientos oxidativos que
incluyen el uso de un disolvente de metanol durante la reacción de
oxidación. Los documentos de patente US 4.824.976, 4.833.260,
5.252.758 y similares son patentes ilustrativas que tienen que ver
con esta tecnología.
Las mezclas de la reacción producidas por esta
tecnología comprenden el producto óxido de propileno y el disolvente
de metanol y es importante que el óxido de propileno y el metanol
sean separados de la manera más conveniente y económica que sea
posible.
De acuerdo con la presente invención, se somete
una solución de óxido de propileno y metanol a un proceso de
extracción líquido/líquido usando agua y un hidrocarburo tal como
n-octano con el objeto de separar el óxido de
propileno y el metanol.
La Figura 1 provee una ilustración esquemática de
una práctica de la invención. La Figura 2 provee una ilustración
esquemática de un proceso comparativo que no está de acuerdo con la
invención. Las Figuras 3 y 4 muestran ilustraciones esquemáticas de
las prácticas preferidas de la invención.
Ahora se ha descubierto que el óxido de propileno
y metanol pueden ser separados por medio de un procedimiento de
extracción líquido/líquido relativamente sencillo, con el uso de
agua y un hidrocarburo, tal como n-octano, como
disolventes de extracción. En una práctica particularmente preferida
de la invención, como se muestra en la Figura 1, se alimenta una
corriente de líquido que comprende óxido de propileno y metanol en
una columna de extracción continua convencional 1 a través de la
tubería 2. Se alimenta agua como disolvente de extracción en el
extremo superior de la columna a través de la tubería 3, y se
alimenta un hidrocarburo tal como n-octano en el
extremo inferior de la columna a través de la tubería 4. En la
columna de extracción, el agua fluye hacia abajo y extrae con ella
el metanol contenido en el líquido alimentado. Por otro lado, el
hidrocarburo fluye hacia arriba por la columna llevando consigo
óxido de propileno. De esta manera, de la columna se recupera, a
través de la tubería 5, una corriente de líquido superior que
comprende el disolvente hidrocarbonado y el óxido de propileno
extraído sustancialmente reducido en metanol, mientras que del fondo
de la columna se separa a través de la tubería 6, una corriente
acuosa que comprende el agua disolvente de extracción y metanol. Las
corrientes separadas pueden procesarse adecuadamente de forma
convencional para recuperar los componentes. De esta manera, la
corriente de disolvente hidrocarbonado de extracción y óxido de
propileno puede ser fraccionada para separar el hidrocarburo, el
cual puede ser convenientemente reutilizado en la etapa de
extracción. El óxido de propileno separado puede ser purificado
adicionalmente mediante métodos convencionales con el objeto de
obtener un producto de óxido de propileno de alta pureza de manera
adecuada. En los procedimientos en los cuales se logra obtener óxido
de propileno de alta pureza con destilación por extracción, la
corriente del disolvente hidrocarbonado de extracción 5 puede ser
alimentada directamente en la destilación por extracción, lo que
hace que esta invención sea en especial adecuada para la separación
de metanol tal como se muestra en la Figura 4. En lo que hace a la
corriente acuosa, esta corriente puede ser tratada por medio de
destilación convencional para separar metanol y agua. El metanol
puede ser devuelto convenientemente a la reacción que forma el óxido
de propileno, en la cual funciona como un disolvente eficaz, y el
agua puede ser reciclada para la extracción.
Para llevar a cabo la presente invención, no se
requiere ninguna condición especial de temperatura o presión para la
separación exitosa del óxido de propileno y el metanol. En términos
generales, las temperaturas que varían entre aproximadamente 16 a
66ºC son adecuadas y se pueden usar presiones cercanas a la presión
normal.
Las corrientes de alimentación, las cuales son
tratadas de acuerdo con la presente invención, están compuestas por
óxido de propileno y metanol, preferentemente a partir de una
oxidación de propileno catalizado por peróxido de hidrógeno.
Generalmente, es aconsejable someter primero al líquido de
alimentación a una destilación, particularmente cuando las
concentraciones de metanol son altas, para separar el metanol antes
de la extracción. El líquido de alimentación para el proceso de
extracción comprenderá generalmente en peso aproximadamente de 2 a
10% de metanol, siendo el resto básicamente óxido de propileno.
El disolvente hidrocarbonado de extracción
empleado de acuerdo con la presente invención es un hidrocarburo
saturado, preferentemente un hidrocarburo parafínico saturado
C_{7}-C_{9}. Se prefiere al octano porque no
sólo es un disolvente de extracción eficaz sino que frecuentemente
en procedimientos de purificación de óxido de propileno se emplea
n-octano en una destilación por extracción por medio
de la cual se separan impurezas traza del óxido de propileno. Otros
hidrocarburos saturados que son útiles incluyen
n-heptano y n-nonano así como los
hidrocarburos saturados ramificados que tienen 7-9
átomos de carbono.
A través de la práctica de la presente invención,
se logra la separación de metanol del óxido de propileno de forma
eficaz. Las purezas del producto de óxido de propileno en relación
con el contenido de metanol alcanzado a través de la práctica de la
invención puede variar de aproximadamente 99,8 a 99,995% en peso de
pureza, generalmente de 99,9 a 99,95% en peso de pureza.
La invención es particularmente adecuada junto
con los procedimientos para la fabricación de óxido de propileno los
cuales comprenden la oxidación del propileno con agua oxigenada que
se lleva a cabo en la fase líquida con la utilizacion de un
disolvente que contiene metanol. Las mezclas, que se separan de
acuerdo con la invención, pueden ser mezclas de óxido de propileno y
metanol así como de óxido de propileno y metanol más agua.
En general, el óxido de propileno disponible
comercialmente tiene una pureza por encima del 99,95%. Los
hidrocarburos oxigenados tales como acetaldehído, metanol, y
formiato de metilo son impurezas primordiales, junto con el agua y
los hidrocarburos tales como hexenos y hexanos. Son posibles varios
sistemas de refinado para proveer óxido de propileno a estos bajos
niveles de impureza, los cuales incluyen la destilación por
extracción con hidrocarburos pesados tales como octanos.
Por ejemplo, la Figura 2 ilustra, con fines
comparativos, una destilación simple para obtener óxido de propileno
en bruto con concentraciones de metanol características de las que
se encuentran en el líquido de alimentación para un proceso
comercial de refinado de óxido de propileno.
Se introduce la mezcla de la reacción de óxido de
propileno, que puede comprender típicamente 10% en peso de óxido de
propileno, 5% en peso de agua y 85% en peso de metanol e impurezas,
en una columna de destilación 201 a través de la tubería 202 y se
destila de manera fraccionada para recuperar como productos de
cabeza a través de la tubería 203 una corriente de óxido de
propileno de más de 99% de óxido de propileno la cual es adecuada
como líquido de alimentación para un proceso comercial de refinado
de óxido de propileno. La corriente de colas, de metanol y agua, es
separada a través de la tubería 204.
Una desventaja de tal procedimiento de
destilación directa es que se necesita una columna de destilación
grande con muchas etapas teóricas junto con altos índices de reflujo
para poder lograr la separación adecuada.
Es posible hacer una destilación no refinada de
forma económica de la mezcla de reacción del óxido de propileno para
concentrar óxido de propileno de manera considerable y en una
práctica particularmente ventajosa de la invención dicha destilación
no refinada es llevada a cabo antes de la extracción líquido/líquido
de acuerdo con la invención. Dicho procedimiento se encuentra
ilustrado en la Figura 3.
Haciendo referencia a la Figura 3, se introduce
una mezcla de la reacción de óxido de propileno tal como se
describió más arriba en relación con la Figura 2 en una columna de
destilación 301 a través de la tubería 302 y es allí destilada de
manera fraccionada para recuperar un óxido de propileno en bruto no
refinado en cabeza, el cual tiene alta concentración de óxido de
propileno en relación con el líquido de alimentación, por ejemplo
95% en peso de óxido de propileno y 5% en peso de metanol e
impurezas, y el cual es separado a través de la tubería 303.
En la columna 301 se pueden emplear muchas menos
etapas teóricas e índices de reflujo inferiores en comparación con
los necesarios para la separación en la columna 201 descrita con
anterioridad.
La corriente de óxido de propileno en bruto no
refinado pasa a través de la tubería 303 al extractor
líquido/líquido 304 en el cual se introduce el agua extractante a
través de la tubería 305 y octano extractante a través de la tubería
306. Se realiza la extracción líquido/líquido según lo descrito en
relación con la Figura 1, siendo la corriente de octano y óxido de
propileno separada a través de la tubería 307 y siendo la corriente
de agua metanol separada a través de la tubería 308.
Convenientemente, la corriente de agua y metanol
vuelve a pasar a la columna 301 a través de la tubería 308 como se
muestra y de la columna 301 se recupera una corriente de metanol y
agua a través de la tubería 309.
Por medio de la secuencia de destilación y
extracción que se muestra en la Figura 3 es posible obtener una
corriente de óxido de propileno a través de la tubería 307 la cual
es comparable con la que se obtiene a través de la tubería 203 de la
Figura 2 de una manera mucho más económica.
En algunos procesos, el óxido de propileno es
refinado a purezas aceptables comercialmente por medio de
destilación por extracción utilizando un disolvente de extracción
tal como octano. Véase, por ejemplo, el documento de patente US
3.843.488.
La Figura 4 ilustra la práctica particularmente
preferida de la invención la cual integra la extracción
líquido/líquido con la destilación por extracción utilizando octano
como disolvente.
Haciendo referencia a la Figura 4, la corriente
de extracción de octano y óxido de propileno pasa del extractor 304
a través de la tubería 307 a la columna de destilación por
extracción 310 en la que se separan metanol, agua e impurezas
ligeras en forma de vapor en cabeza junto con algo de octano a
través de la tubería 311. El producto de cabeza es condensado en el
condensador 312 y pasado al decantador 313 junto con el octano
líquido a través de la tubería 314. Se separa una purga acuosa con
metanol e impurezas ligeras a través de la tubería 315. A través de
la tubería 316 se devuelve el octano como reflujo a la columna
310.
Se separa una corriente de octano y óxido de
propileno de colas de la columna 310 a través de la tubería 317
hacia la columna 321 en la que se recupera el óxido de propileno
refinado de alta pureza a través de la tubería 322. Se pasa el
octano a través de la tubería 314 hacia el decantador 313 con una
porción que pasa a través de la tubería 306 hacia el extractor
304.
Es importante remarcar que si se pasa el óxido de
propileno en bruto no refinado de la columna 301 a la destilación
por extracción sin la etapa de extracción líquido/líquido, se pueden
separar el metanol y las impurezas ligeras en una corriente acuosa
del decantador de cabeza. Sin embargo, el metanol no puede ser
reciclado adecuadamente debido a que no existe ninguna salida para
las impurezas ligeras.
Como se describió más arriba, el proceso de la
invención es particularmente útil para separar óxido de propileno y
metanol tales como se encuentran presentes en las mezclas de
reacción que se dan como resultado de la reacción de propileno y
agua oxigenada con el uso de un disolvente de metanol.
Haciendo referencia a la Figura 4, se alimenta la
mezcla de reacción de la reacción catalítica de agua oxigenada y
propileno en disolvente de metanol para formar óxido de propileno a
través de la tubería 302 a la columna de destilación 301 en la que
se produce una separación en bruto de metanol y óxido de propileno.
Se separa una corriente de cabeza de óxido de propileno en bruto y
se pasa a través de la tubería 303 a la columna de extracción 304 en
la que se somete a la extracción líquido/líquido de acuerdo con la
invención.
La columna 304 es un extractor convencional
adaptado para proveer contacto íntimo entre las distintas corrientes
líquidas alimentadas en el mismo. Se alimenta agua como disolvente
de extracción a la columna 304 a través de la tubería 305 cerca del
extremo superior y se alimenta n-octano como
disolvente de extracción a través de la tubería 306 cerca del
extremo inferior. El agua disolvente de extracción pasa hacia abajo
a través de la columna y se separa junto con el metanol extraído a
través de la tubería 308 y se pasa adecuadamente, como se muestra, a
la columna 301 para la separación de cantidades menores de
n-octano contenidas en el mismo. Se recupera una
corriente acuosa de metanol de la columna 301 a través de la tubería
309 y esta corriente puede ser tratada de acuerdo con medios
convencionales para la recuperación de metanol el cual puede ser
reutilizado en la reacción de propileno para formar óxido de
propileno.
Se recupera la corriente del
n-octano disolvente de extracción que contiene óxido
de propileno extraído a partir de la columna 304 a través de la
tubería 307 y se pasa a la columna de destilación 310 en la que se
separan las impurezas ligeras mediante destilación por extracción.
El producto de cabeza de la columna 310 pasa a través de la tubería
311 hacia el condensador 312 y el decantador 313 y se alimenta
n-octano al decantador 313 a través de la tubería
314. Se separa una pequeña corriente de purga del decantador 313 a
través de la tubería 315. El n-octano de reflujo
pasa a través de la tubería 316 hacia la columna 310 y se separa una
corriente de colas derivada de la misma a través de la tubería 317 y
se pasa hacia la columna de destilación 321. Se recupera en cabeza
una corriente de producto de óxido de propileno de la cual se ha
separado la mayor parte del metanol a través de la tubería 322, y se
recupera una corriente de colas de n-octano a través
de la tubería 314.
Se provee la tabla adjunta, la cual da los
caudales, composiciones, y condiciones a los distintos puntos en el
proceso descrito más arriba. Se puede observar que la práctica de la
invención provee básicamente la separación completa de metanol del
óxido de propileno en un procedimiento económico y adecuado.
Claims (3)
1. Un proceso para la separación de una mezcla de
óxido de propileno y metanol por medio de extracción de disolvente
líquido/líquido que comprende poner en contacto la mezcla mencionada
con agua y disolventes hidrocarbonados de extracción
C_{7}-C_{9} y recuperar de forma separada una
corriente que comprende el disolvente acuoso de extracción y metanol
y una corriente que comprende el disolvente hidrocarbonado de
extracción y óxido de propileno.
2. El proceso de la reivindicación 1 en el que el
disolvente hidrocarbonado de extracción es octano.
3. El proceso de la reivindicación 1 en el que el
óxido de propileno extraído y el disolvente hidrocarbonado se
someten a una destilación por extracción.
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