ES2273358T3 - Procedimiento mejorado de recuperaci9on de acrilonitrilo. - Google Patents
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO DE RECUPERACION DE ACRILONITRILO O METACRILONITRILO OBTENIDO A PARTIR DEL EFLUENTE DEL REACTOR DE UNA REACCION DE AMOXIDACION DE PROPILENO O ISOBUTENO, QUE CONSISTE EN HACER PASAR DICHO EFLUENTE A TRAVES DE UNA COLUMNA DE ABSORCION, DE UNA COLUMNA DE RECUPERACION Y DE UNA COLUMNA DE EXTRACCION, DONDE LA MEJORA CONSISTE EN INCREMENTAR LA PRESION EN LA ZONA SUPERIOR DE LA COLUMNA DE RECUPERACION MEDIANTE MEDIOS MECANICOS, HASTA APROX. 5 O 10 PSI, PARA MEJORAR LA CAPACIDAD HIDRAULICA DE LAS COLUMNAS DE RECUPERACION Y EXTRACCION.
Description
Procedimiento mejorado de recuperación de
acrilonitrilo.
La presente invención se dirige a un
procedimiento mejorado para la fabricación de acrilonitrilo o
metacrilonitrilo. En particular, la presente invención se dirige a
la mejora de los procedimientos de recuperación utilizados durante
la fabricación de acrilonitrilo y metacrilonitrilo.
La recuperación de
acrilonitrilo/metacrilonitrilo producido mediante la amoxidación de
propileno o isobutileno a escala comercial se ha efectuado
extinguiendo el efluente del reactor con agua, seguido para hacer
pasar la corriente gaseosa que contiene acrilonitrilo o
metacrilonitrilo resultante de la extinción a un dispositivo de
absorción donde el agua y los gases se ponen en contacto en flujo de
contracorriente para retirar substancialmente todo el acrilonitrilo
o metacrilonitrilo, la corriente acuosa que contiene
substancialmente todo el acrilonitrilo o metacrilonitrilo se hace
pasar a continuación a través de una serie de columnas de
destilación y decantadores asociados para la separación y la
purificación del acrilonitrilo o metacrilonitrilo obtenido como
producto.
Sistemas de recuperación y purificación típicos
que se usan durante la fabricación de acrilonitrilo o
metacrilonitrilo se describen en las Patentes de EE.UU. Nº 4.234.510
y 3.885.928, cedidas al cesionario de la presente invención e
incorporadas aquí mediante referencia.
US 3399120 se refiere a la purificación de
nitrilos olefínicamente insaturados mediante destilación extractiva
con agua. Muestra el uso de una mejora que implica una configuración
particular de dos columnas de destilación. De acuerdo con la columna
7 en las líneas 61 a 64, la presión de todo el sistema incluyendo
ambas columnas está habitualmente en o cerca de presiones
atmosféricas, es decir de presión atmosférica a 0,70 kg/cm^{2} (10
psig).
El objetivo principal de la presente invención
es proporcionar un procedimiento mejorado para la fabricación de
acrilonitrilo o metacrilonitrilo.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de recuperación y purificación
mejorado para la utilización durante la fabricación de acrilonitrilo
o metacrilonitrilo.
Un objetivo más de la presente invención es
proporcionar un procedimiento mejorado para la fabricación de
acrilonitrilo o metacrilonitrilo, que reduce el gas residual y
mejora el caudal de producto, la eficacia de recuperación y la
calidad del producto reduciendo la cantidad de impurezas orgánicas
en el producto final resultante.
Objetivos, ventajas y nuevas características
adicionales de la invención se indicarán en parte en la descripción
que sigue y en parte serán evidentes para los expertos en la técnica
al examinar lo siguiente o pueden ser aprendidos mediante la
práctica de la invención. Los objetivos y las ventajas de la
invención pueden conseguirse y obtenerse por medio de los
instrumentos y las combinaciones apuntados particularmente en las
reivindicaciones adjuntas.
Para alcanzar los objetivos precedentes y otros
y de acuerdo con el propósito de la presente invención según se
incorpora y se describe ampliamente aquí, el procedimiento de la
presente invención comprende transportar el efluente del reactor
obtenido durante la amoxidación de propileno o isobutileno hasta una
columna de extinción en la que los gases efluentes calientes se
enfrían mediante contacto con un aerosol acuoso, el efluente del
reactor enfriado se hace pasar a continuación ascendentemente a una
columna de absorción en la que el acrilonitrilo o el
metacrilonitrilo se absorbe en agua, la solución acuosa que contiene
el acrilonitrilo o metacrilonitrilo se hace pasar a continuación a
través de una columna de destilación de recuperación y una columna
de destilación de separación por arrastre para recuperar el producto
de acrilonitrilo o metacrilonitrilo, en donde la mejora comprende
incrementar la presión máxima de la columna de destilación de
recuperación por medios mecánicos en aproximadamente de 0,7 a 34,5
kPa (de 0,1 a 5 psi) para mejorar la capacidad hidráulica de las
columnas recuperadora y de separación por arrastre. Por ejemplo,
típicamente, la presión máxima de la columna de recuperación en la
sección de recuperación y purificación de una planta de
acrilonitrilo se proyecta para funcionar a entre aproximadamente 108
hasta menos de 136 kPa (de 1 a menos de 5 psig). La presente
invención se dirige a incrementar mecánicamente, por ejemplo
mediante la adición de una válvula de presión, la presión máxima de
la columna de recuperación por encima de la presión proyectada entre
0,7 y 34,5 kPa (0,1 y 5 psi), preferiblemente
1,7-3,5 y 34,5 kPa (0,25-0,5 y 5,0),
prefiriéndose especialmente 7 y 34,5 kPa (1,0 y 5,0 psi).
En una modalidad preferida de la presente
invención, la presión máxima de la columna de recuperación se
mantiene a entre 136 y 170 kPa (5 y 10 psig), preferiblemente más de
136 a 170 kPa (de 5 a 10 psig), prefiriéndose especialmente de 139 a
153 kPa (de 5,5 a 7,5 psig).
En una modalidad preferida de la presente
invención, el procedimiento se realiza con el efluente del reactor
obtenido de la amoxidación de propileno, amoníaco y oxígeno para
producir acrilonitrilo.
En una modalidad preferida más de la presente
invención, el efluente del reactor se obtiene mediante la reacción
de propileno, amoníaco y aire en un reactor de lecho fluido mientras
está en contacto con un catalizador de lecho fluido.
Un catalizador de amoxidación de lecho fluido
convencional puede utilizarse en la práctica de la invención. Por
ejemplo, un catalizador de lecho fluido como el descrito en las
Patentes de EE.UU. Nº 2.642.930 y 5.093.299 puede utilizarse en la
práctica de la presente invención.
En procedimientos de recuperación y purificación
convencionales para la recuperación de acrilonitrilo o
metacrilonitrilo se ha encontrado que el desborde del chorro en las
columnas de recuperación y separación por arrastre fija la cantidad
máxima de agua pura que puede hacerse circular a través de las
columnas de absorción, recuperación y separación por arrastre. La
presente invención permite el funcionamiento de las columnas de
recuperación y separación por arrastre a presión incrementada,
incrementando así el caudal al que se produce el desbordamiento del
chorro, permitiendo de ese modo un incremento en la velocidad de
funcionamiento del reactor y menores pérdidas de gases de escape en
el dispositivo de absorción. Esto se efectúa incrementando el flujo
del agua pura desde las columnas de recuperación y separación por
arrastre hacia el dispositivo de absorción con el descubrimiento
sorprendente de que el procedimiento de recuperación total no pierde
eficacia de funcionamiento. La práctica de la invención permite
velocidades de producción de la reacción superiores mientras se
mantienen los requisitos mínimos en cuanto a la relación de agua
pura a producto (al menos 11:1). La práctica de la presente
invención es muy beneficiosa cuando se utiliza en combinación con un
procedimiento de recuperación y purificación que funciona a una
relación de agua pura a producto de 12:1 a 11:1 en la columna de
absorción.
La presente invención se describirá ahora con
detalle. El efluente del reactor obtenido mediante la amoxidación de
propileno o isobutileno, amoníaco y gas que contiene oxígeno en un
reactor de lecho fluido mientras está en contacto con un catalizador
de amoxidación de lecho fluido se transporta a una columna de
extinción en la que los gases efluentes calientes se enfrían
mediante contacto con un aerosol de agua. Típicamente, cualquier
amoníaco en exceso contenido en el efluente se neutraliza mediante
contacto con ácido sulfúrico en la extinción para retirar el
amoníaco como sulfato amónico. El gas efluente enfriado que contiene
el producto deseado (acrilonitrilo o metacrilonitrilo y HCN) se hace
pasar a continuación al fondo de una columna de absorción en la que
los productos se absorben en agua que entra en la columna desde la
parte superior. Los gases no absorbidos pasan desde el dispositivo
de absorción a través de un tubo situado en la parte superior del
dispositivo de absorción. La corriente acuosa que contiene el
producto deseado se hace pasar a continuación desde el fondo del
dispositivo de absorción hasta la porción superior de una primera
columna de destilación (columna de recuperación) para una
purificación de producto adicional. El producto recuperado de la
porción superior de la columna de recuperación se envía a
continuación a una segunda columna de destilación para la
purificación y recuperación adicional de acrilonitrilo o
metacrilonitrilo obtenido como producto. La corriente del fondo
obtenida de la columna de recuperación se envía a una columna de
destilación de separación por arrastre para recuperar acrilonitrilo
en bruto que es un coproducto valioso.
En la práctica de la presente invención, se
instala una válvula de control de presión automática en el conducto
de salida superior de la columna de recuperación para permitir que
la presión máxima de la columna de recuperación se incremente en de
aproximadamente 0,7 a 34,5 kPa (de 0,1 a 5 psi) por encima de la
presión máxima de proyecto de la columna de recuperación.
Típicamente, la presión máxima de la columna de recuperación está
entre 108 y menos de 136 kPa (1 y menos de 5 psig), normalmente
entre 129 y 132 kPa (4 y 4,5 psig). En la práctica preferida de la
presente invención, la presión máxima de la columna de recuperación
se hace funcionar a una presión constante que puede variar de 136 a
170 kPa (de 5 psig a aproximadamente 10 psig), preferiblemente de
139 a 153 kPa (de 5,5 a 7,5 psig). La mejora de la presente
invención es aplicable a proyectos de torres de recuperación y
separación por arrastre separadas así como a proyectos de torres de
recuperación/separación por arrastre apiladas para la recuperación
de acrilonitrilo o metacrilonitrilo con tal de que la hidráulica de
las torres esté limitada por el desbordamiento del chorro. La
válvula de control de presión empleada puede obtenerse de cualquier
fabricante de válvulas de control. Puede accionarse automáticamente
o
controlarse manualmente.
controlarse manualmente.
Preferiblemente, la reacción de amoxidación se
realiza en un reactor de lecho fluido aunque se prevén otros tipos
de reactores tales como reactores de conductos de transporte. Los
reactores de lecho fluido para la fabricación de acrilonitrilo son
bien conocidos en la técnica anterior. Por ejemplo, el proyecto del
reactor indicado en la Patente de EE.UU. Nº 3.230.246 es
adecuado.
Las condiciones para que se produzca la reacción
de amoxidación también son bien conocidas en la técnica anterior
como se evidencia por las Patentes de EE.UU. Nº 5.093.299;
4.863.891; 4.767.878 y 4.503.001. Típicamente, el procedimiento de
amoxidación se realiza poniendo en contacto propileno o isobutileno
en presencia de amoníaco y oxígeno con un catalizador de lecho
fluido a una temperatura elevada para producir el acrilonitrilo o
metacrilonitrilo. Puede emplearse cualquier fuente de oxígeno. Sin
embargo, por razones económicas, se prefiere usar aire. La relación
molar típica del oxígeno a la olefina en la alimentación debe variar
de 0,5:1 a 4:1, preferiblemente de 1:1 a 3:1. La relación molar de
amoníaco a olefina en la alimentación en la reacción puede variar de
entre 0,5:1 y 5:1. Realmente no existe un límite superior para la
relación de amoníaco-olefina, pero generalmente no
hay razones para superar una relación de 5:1 por motivos
económicos.
La reacción se lleva a cabo a una temperatura de
entre los intervalos de aproximadamente 260ºC a 600ºC, pero los
intervalos preferidos son de 310ºC a 500ºC, siendo especialmente
preferido de 350 a 480ºC. El tiempo de contacto, aunque no es
crítico, está generalmente en el intervalo de 0,1 a 50 segundos,
siendo preferente un tiempo de contacto de 1 a 15 segundos.
Además del catalizador de la Patente de EE.UU.
Nº 3.642.930, otros catalizadores adecuados para la práctica de la
presente invención se indican en la Patente de EE.UU. Nº
5.093.299.
Las condiciones bajo las que se mantienen la
columna de absorción, la columna de recuperación y la columna de
separación por arrastre varían entre 136 y 150 kPa (5 y 7 psig) (de
27 a 43ºC) (de 80ºF a 110ºF), 108 y 132 kPa (1 y 4,5 psig) (68 a
77ºC) (155ºF a 170ºF) y 150 y 191 kPa (7 y 13 psig) (77 a 99ºC)
(170ºF a 210ºF), respectivamente.
La mejora de la presente invención se distingue
de la técnica anterior al hacer funcionar la columna de recuperación
mediante ajuste mecánico a una presión que está por encima de su
presión proyectada normal durante la práctica del procedimiento de
amoxidación para la fabricación de acrilonitrilo/metacrilonitrilo.
Los procedimientos convencionales utilizaban una presión máxima de
la columna de recuperación de menos de 136 kPa (5 psig). En la
práctica preferida de la presente invención, la presión máxima de la
columna de recuperación se hace funcionar típicamente a una presión
que varía de 136 a 170 kPa (de 5 a 10 psig), preferiblemente entre
140 y 150 kPa (5,5 y 7,0 psig).
El funcionamiento del procedimiento de
recuperación y purificación de la presente invención da como
resultado la capacidad de alcanzar altos caudales a través del
reactor sin hacer modificaciones en el sistema de recuperación y
purificación que implican gastos de capital. La presente invención
no solo da como resultado una mejora inesperada en las velocidades
de producción sino que alcanza esta mejora sin incrementar el tamaño
de las torres utilizadas en la sección de recuperación y
purificación. Además, el incremento concomitante en las velocidades
de producción no lleva consigo ningún deterioro observado en el
comportamiento de la columna de absorción durante la recuperación
del acrilonitrilo o metacrilonitrilo. La presente invención da como
resultado una eficacia de funcionamiento mejorada, caudal mejorado y
productividad incrementada sin la necesidad de gasto de capital.
Claims (10)
1. Un procedimiento para la recuperación de
acrilonitrilo o metacrilonitrilo obtenido del efluente del reactor
de una reacción de amoxidación de propileno o isobutileno, que
comprende hacer pasar el efluente del reactor a través de una
columna de absorción, una columna de recuperación que tiene una
presión máxima de proyecto en el intervalo de 108 a menos de 136 kPa
(de 1 a menos de 5 psig) y una columna de separación por arrastre,
caracterizado porque la capacidad hidráulica de las columnas
de recuperación y separación por arrastre se mejora haciendo
funcionar la columna de recuperación a una presión máxima que se ha
incrementado por medios mecánicos hasta entre 0,7 y 34,5 kPa (0,1 y
5 psi) por encima de su presión máxima proyectada.
2. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el efluente del reactor se obtiene a
partir de la reacción de propileno, amoníaco y un gas que contiene
oxígeno en un reactor de lecho fluido que está en contacto con un
catalizador de amoxidación de lecho fluido.
3. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el efluente del reactor se obtiene a
partir de la reacción de isobutileno, amoníaco y un gas que contiene
oxígeno en un reactor de lecho fluido mientras está en contacto con
un catalizador de amoxidación de lecho fluido.
4. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la columna
de recuperación se mantiene a una presión máxima de entre 136 y 170
kPa (5 a 10 psig).
5. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que la presión máxima de la columna de
recuperación se mantiene entre 139 y 150 kPa (5,5 y 7,0 psig).
6. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la presión
máxima de la columna de recuperación se incrementa entre 1,7 y 34,5
kPa (0,25 y 5 psi).
7. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 6, en el que la presión máxima de la columna de
recuperación se incrementa entre 3,5 y 34,5 kPa (0,5 y 5 psi).
8. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7, en el que la presión máxima de la columna de
recuperación se incrementa entre 7 y 34,5 kPa (1,0 y 5 psi).
9. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que los medios mecánicos comprenden medios
de control de presión situados en el conducto de salida superior de
la columna de recuperación.
10. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la columna de
absorción funciona con una relación de agua pura a producto de 12:1
a 11:1.
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