ES2300621T3

ES2300621T3 - Procedimiento continuo para la separacion de un corte c sb 4 /sb.

Info

Publication number: ES2300621T3
Application number: ES03771068T
Authority: ES
Inventors: Till Adrian; Thomas Hill; Klaus Kindler; Bernd Heida
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2008-06-16
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: US7462277B2; CA2493079A1; PL208017B1; CA2493079C; PL375377A1; DE10233620A1; BR0312830B1; JP4575158B2; EP1527036A1; KR100972263B1; AU2003250133B2; US20060021911A1; MXPA05000491A; JP2006502122A; EP1527036B1; BR0312830A; DE50309478D1; KR20050025644A; CN1671638A; CN100368354C

Abstract

Procedimiento continuo para la separación de un corte (C4) a través de la destilación extractiva, con un solvente selectivo (LM) en una columna de destilación extractiva (EDK), caracterizado porque en la columna de destilación extractiva (EDK), y en dirección longitudinal de la misma, se halla dispuesta una pared divisoria (TW) que conforma una primera área parcial (A), una segunda área parcial (B) y un área de la columna inferior común (C), y porque de la primera área parcial (A) se separa una corriente de cabeza (C4H10) que contiene butanos, de la segunda área parcial (B) se separa una corriente de cabeza (C4H8) que contiene butenos, y del área de columna inferior común (C) se separa una corriente C4 que contiene hidrocarburos del corte (C4H6) que en el solvente selectivo (LM) son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos.

Description

Procedimiento continuo para la separación de un corte C sb 4/sb.

La presente invención comprende un procedimiento continuo para la separación de un corte C_{4} a través de la destilación extractiva con un solvente selectivo.

El concepto de corte C_{4} se refiere a una mezcla de hidrocarburos con predominantemente 4 átomos de carbono por molécula. Los cortes C_{4} se obtienen, por ejemplo, en la elaboración de etileno y/o propileno a través de la separación térmica, habitualmente en unidades de ruptura por vapor (URV o steamcrackers) o FCC (Fluidized Catalytic Cracking -también conocidos como RCLF ó ruptura catalítica en lecho fluidizado-), de una fracción de petróleo, como gas de petróleo licuado, gasolina ligera o gasóleo. Los cortes C_{4} se obtienen, además, en la deshidrogenación catalítica de n-butano y/o n-buteno. Los cortes C_{4} contienen, en general butanos, n-buteno, isobuteno, 1,3-butadieno, además, cantidades menores de otros hidrocarburos, entre ellos, butinos, especialmente 1-butino (acetileno de etilo) y butenino (acetileno de vinilo). A su vez, el contenido de 1,3-butadieno de los cortes C_{4} de las unidades de ruptura por vapor asciende en general a 10 hasta 80% en peso, preferentemente 20 a 70% en peso, especialmente 30 a 60% en peso, mientras que el contenido de acetileno de vinilo y de acetileno de etilo no supera, en general, el 5% en peso.

La separación de los cortes C_{4} es un problema de la técnica de destilación complicado, a causa de la escasa diferencia en las volatilidades relativas de los componentes. Por ello, la separación se lleva a cabo a través de la denominada destilación extractiva, es decir, una destilación con adición de un solvente selectivo (también denominado medio de extracción), que presenta un punto de ebullición más elevado que la mezcla por separar, y eleva las diferencias en la volatilidad relativa de los componentes por separar.

Se conoce una multiplicidad de procedimientos para la separación de cortes C_{4} mediante destilación extractiva, utilizando solventes selectivos. Tienen en común que, a través de la conducción en contracorriente del corte C_{4} por separar en forma de vapor con el solvente selectivo líquido y en condiciones termodinámicas adecuadas, en general a temperaturas bajas, frecuentemente en el área de los 20 a 80ºC, y con presiones moderadas, frecuentemente con una presión normal de hasta 6 bar, el solvente selectivo carga con componentes del corte C_{4} con los que posee una mayor afinidad, por el contrario, los componentes con los cuales el solvente selectivo posee una menor afinidad, permanecen en la fase vaporosa y son extraídos como corriente de cabeza. Posteriormente, bajo condiciones termodinámicas adecuadas, es decir, a temperaturas más bajas y/o presión más baja respecto del primer paso de procedimiento, se liberan, de la corriente de solvente cargada, en uno o múltiples otros pasos de procedimiento, los componentes fraccionados del solvente selectivo.

Frecuentemente, la destilación extractiva de cortes C_{4} se realizan de modo tal que los componentes del corte C_{4} con los cuales el solvente selectivo posee una afinidad menor que con 1,3-butadieno, especialmente los butanos y butenos, permanecen fundamentalmente en la fase gaseosa, por el contrario, el 1,3-butadieno, así como otros hidrocarburos, con los cuales el solvente selectivo posee una afinidad mayor que con 1,3-butadieno, son absorbidos esencialmente de modo completo por el solvente selectivo. La fase gaseosa se extrae como corriente de cabeza y frecuentemente se denomina producto refinado 1. Un procedimiento semejante está descrito, por ejemplo, en la memoria DE-A 198 188 10, en él, el producto refinado 1 de la corriente de cabeza de la columna de destilación extractiva, denominado Gbc en las figuras 1 y 2, es E I.

Para otros empleos del producto refinado 1 en general es, sin embargo, más económico, si los butanos y los butenos se presentan como corrientes respectivamente separadas. De ese modo, los aparatos aplicados en las siguientes etapas del tratamiento subsiguiente de los butenos se reducen, y los butanos pueden ser obtenidos directamente como valiosa alimentación del cracker.

Por ello, la memoria DE-A 102 193 75 propone un procedimiento para la separación de un corte C_{4} a través de la destilación extractiva, según la cual los butanos y los butenos se pueden obtener en corrientes respectivamente separadas. Para ello se requiere, sin embargo, de dos pasos de procedimiento, en los que, en un primer paso de procedimiento I se extraen, en una zona de lavado, una corriente de cabeza que contiene los butanos, y en un segundo paso de procedimiento II se extrae una corriente de cabeza que contiene los butenos.

A diferencia de ello, el objetivo de la invención fue poner a disposición un procedimiento mejorado, que se pueda llevar a cabo de modo especialmente económico, con un consumo de energía bajo, para la separación de un corte C_{4} obteniendo 1,3-butadieno, butenos y butanos en corrientes respectivamente separadas, a través de destilación extractiva.

El objetivo se alcanza gracias a un procedimiento continuo para la separación de un corte C_{4} a través de la destilación extractiva con un solvente selectivo en una columna de destilación extractiva, caracterizado porque en la columna de destilación extractiva, y en dirección longitudinal de la misma, se halla dispuesta una pared divisoria que conforma una primera área parcial, una segunda área parcial y un área de la columna inferior común, y porque de la primera área parcial se separa una corriente de cabeza que contiene butanos, de la segunda área parcial se separa una corriente de cabeza que contiene butenos, y del área de columna inferior común se separa una corriente que contiene hidrocarburos del corte C_{4}, que en el solvente selectivo son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos.

Gracias a la invención se pone a disposición, con ello, un procedimiento para la separación de un corte C_{4} a través de la destilación extractiva, según el cual se posibilita la separación de los butanos y los butenos como corrientes de cabeza respectivamente separadas de una única columna de destilación extractiva.

Acorde a la invención, la destilación extractiva se lleva a cabo en una columna con pared divisoria, en al cual una pared divisoria está dispuesta de modo que configura una primera área parcial, una segunda área parcial y un área de columna inferior común.

Las columnas con pared divisoria se aplican, de modo conocido, para tareas de separación más complejas, en general para mezclas de al menos tres componentes, en las que los componentes individuales se deben conservar cada uno en su forma pura. Presentan una pared divisoria, es decir, una chapa plana orientada, en general, en dirección longitudinal de la columna, que impide la mezcla horizontal de las corrientes líquidas y de vapor en las áreas parciales de la columna.

En el presente caso se utiliza una columna con pared divisoria especialmente acondicionada, cuya pared divisoria atraviesa la columna hasta su punto más alto, y de ese modo sólo permite una mezcla de las corrientes líquidas y de vapor en el área de la columna común inferior. Las denominadas primera área parcial y segunda área parcial están separadas entre sí por la pared divisoria.

Según la composición del corte C_{4} suministrado a la columna de destilación extractiva, así como de las especificaciones predeterminadas para las fracciones por separar en la columna de destilación extractiva, el largo de la pared divisoria, así como la posición horizontal de la columna de destilación extractiva pueden estar configurados de modo diferente. Es posible, por ejemplo, disponer la pared divisoria de manera centrada o descentrada.

Acorde a la invención, se extrae, de la primera área parcial de la columna de destilación extractiva conformada como columna con pared divisoria, una corriente de cabeza que contiene los butanos , y de la segunda área parcial, una corriente de cabeza que contiene los butenos. Del área de columna inferior común se extrae una corriente que contiene los hidrocarburos del corte C_{4} que en el solvente selectivo son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos.

Para la presente tarea de separación son adecuados los solventes selectivos cuya afinidad con los hidrocarburos con enlaces simples aumenta en dirección a los hidrocarburos con enlaces dobles y más aún, en la conjugación de enlaces dobles y enlaces triples, siendo estos preferentemente dipolares, y especialmente preferidos, los solventes dipolares apróticos. Por motivos de técnica de aparatos se prefieren sustancias poco corrosivas o no corrosivas.

Los solventes selectivos adecuados para el procedimiento acorde a la invención son, por ejemplo, butirolactona, nitrilos como acetonitrilo, propionitrilo, metoxipropionitrilo, cetonas como acetona, furfurol, amida ácida alifática baja N alquilo-sustituida, como dimetilformamida, dietilformamida, dimetilacetamida, dietilacetamida, N-formilmorfolina, amida ácida cíclica N-alquilo sustituida (lactamas) como N-alquilpirrolidonas, especialmente N-metilpirrolidona, abreviada, en adelante, como NMP. En general se utilizan las amidas ácidas alifáticas bajas N alquilo-sustituidas, o las amidas ácidas cíclicas N-alquilo sustituidas. Son especialmente ventajosas la dimetilformamida, el acetonitrilo, el furfurol y especialmente, la NMP.

Sin embargo, también pueden ser aplicadas mezclas de estos solventes, por ejemplo, de NMP con acetonitrilo, mezclas de estos solventes con cosolventes como agua y/o tert.-butileter, por ejemplo, metiltert.-butiléter, etil-tert.-butiléter, propil-tert.-butiléter, n- o iso-butil-tert.-butiléter.

NMP es especialmente adecuada, preferentemente en una solución acuosa, ventajosamente con 0 a 20% en peso de agua, especialmente con 7 a 10% en peso de agua, especialmente preferido, con 8,3% en peso de agua. Como corte C_{4} para la aplicación en el presente procedimiento, se puede aplicar ventajosamente una mezcla de hidrocarburos obtenida por separación térmica de una fracción de petróleo. Una mezcla de ese tipo presenta típicamente composiciones, en un % en peso en las siguientes áreas:

1,3-butadieno: 10 a 80

Butenos: 10 a 60

Butanos: 5 a 40

Otros hidrocarburos C_{4} y otros hidrocarburos, especialmente: 0,1 a 5

Hidrocarburos C_{3} y C_{5}: 0 hasta un máximo de 5.

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La presente invención, sin embargo, no está limitada en lo tocante a los cortes C_{4} aplicables También se pueden aplicar, por ejemplo, cortes C_{4} de denominados crackers FCC (Fluidized Catalytic Cracking) que, en general, presentan una composición de 20 a 70% en peso de butanos, 30 a 80% en peso de butenos, restos de otros hidrocarburos C_{3} a C_{5}.

El corte C_{4} se suministra en forma de vapor o líquido a la columna de destilación extractiva, preferentemente a la primera área parcial de ella, separada por la pared divisoria. Se prefiere especialmente que el corte C_{4} se suministre aproximadamente en el área central de la primera área parcial de la columna de destilación extractiva.

El solvente selectivo se provee a ambas áreas parciales de la columna de destilación extractiva como corriente líquida, en cada caso, en la parte superior.

Preferentemente una corriente que contiene los butanos, se extrae en forma de vapor de la primera área parcial de la columna de destilación extractiva como corriente de cabeza, se condensa en un condensador en la cabeza de la columna, se provee a la primera área parcial nuevamente, en forma parcial como retorno, y por lo demás se extrae.

Correspondientemente, se extrae, de la segunda área parcial de la columna de destilación extractiva, una corriente de cabeza que contiene los butenos, que preferentemente es condensada en un condensador, y se provee a la segunda área parcial nuevamente, en forma parcial como retorno, y por lo demás se extrae.

La presente formulación utilizada, en que la corriente de cabeza del área parcial de la columna de destilación extractiva contiene respectivamente butanos o butenos, significa que las corrientes respectivas contienen predominantemente, y según la especificación requerida, butanos o butenos, es decir, en general al menos 80% en peso de butanos o butenos, preferentemente 95 a 99% en peso de butanos o butenos. En algunos casos individuales también se pueden requerir especificaciones con purezas superiores al 99% en peso de butanos o butenos. Los demás componentes de las corrientes de cabeza respectivas son especialmente butanos en la corriente de butenos y al revés, así como rastros de otros hidrocarburos.

Acorde a la presente invención, del área de columna inferior común de la columna de destilación extractiva se extrae una corriente que contiene los hidrocarburos del corte C_{4} que en el solvente selectivo son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos.

Para ello es posible, preferentemente, extraer la corriente que contiene los hidrocarburos del corte C_{4}, que en el solvente selectivo son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos, y hacerlo como corriente lateral desde el área inferior de columna común, y extraer el solvente selectivo, como corriente de cola de la columna de destilación extractiva. En esta conducción del procedimiento, en la parte inferior del área común de la columna, de la columna de destilación extractiva, está integrado un paso de deserción para la separación de los hidrocarburos del solvente cargado con ellos. Pero también es igualmente posible llevar a cabo el paso de procedimiento de desorción en un aparato separado de la columna de destilación extractiva, es decir, separar primero, de la columna de destilación extractiva y en forma de corriente de cola a los hidrocarburos del corte C_{4}, que en el solvente selectivo son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos, junto con el solvente selectivo como corriente de cola.

Al acondicionamiento de la columna de destilación extractiva como columna con pared divisoria, le es equivalente una disposición de dos o múltiples columnas, especialmente de dos o tres columnas acopladas térmicamente. La demanda de energía es aquí correspondientemente equivalente a la de la comuna con pared divisoria. La invención incluye, de ese modo, ello también todas las variantes referidas a los aparatos, por las cuales la columna de destilación extractiva no está configurada como columna con pared divisoria sino como dos o múltiples, especialmente de dos o tres columnas acopladas térmicamente.

La presente invención no está restringida en lo tocante a las piezas montadas posteriormente en la columna de destilación extractiva para la separación.

La cantidad de etapas de división teóricas en el área de la pared divisoria depende especialmente de la composición del corte C_{4} suministrado, del solvente aplicado, así como de las especificaciones requeridas para la corriente de cabeza que contiene a los butanos y los butenos. Preferentemente, en el área de la pared divisoria de la columna de destilación extractiva, pueden estar dispuestas 10 a 80 etapas teóricas, preferentemente 25 etapas teóricas de separación.

La composición del corte C_{4} suministrado, así como las especificaciones requeridas para la corriente de cabeza que contiene a los butanos y los butenos, también son un parámetro para la elección del plato de entrada para el corte C_{4}, preferentemente en la primera área parcial de la columna de destilación extractiva así como para la cantidad de afluencia de solvente selectivo suministrado en la parte superior de la primera y de la segunda área parcial.

Ventajosamente, en la cabeza de la columna de destilación extractiva, y en cada una de sus áreas parciales, está dispuesto un condensador para las corrientes de vapor.

Es ventajosamente posible llevar a cabo adicionalmente, en la columna de destilación extractiva, una hidrogenación selectiva en catálisis heterogénea de los hidrocarburos del corte C_{4}, que presentan triples enlaces, para obtener hidrocarburos que presentan dobles enlaces. Para ello es necesario prever piezas adecuadas que se montan posteriormente en la columna de destilación extractiva provistas de catalizadores heterogéneos, así como introducir una corriente de hidrógeno en la columna, preferentemente debajo del suministro del corte C_{4}, en el área de columna inferior común de la columna de destilación extractiva.

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La corriente que contiene a los butenos, es decir, a 1-buteno, 2-butenos (cis y trans) e isobuteno, del presente procedimiento, puede ser procesada posteriormente en diferentes procedimientos.

El término utilizado en las siguientes ejecuciones, en relación con la identificación de corrientes "(que) contiene predominantemente" significa que las corrientes contienen al menos 60% en peso, preferentemente al menos 80% en peso, especialmente preferido, al menos 95% en peso de los componentes principales indicados en cada caso.

Ventajosamente puede llevarse a cabo el tratamiento posterior para obtener isobuteno como único producto de valor, o para obtener adicionalmente un producto de valor que contiene 1-buteno o 2-butenos.

Para ello es posible, en la primera variante del procedimiento, llevar a cabo, en una columna de destilación reactiva, el procesamiento posterior para obtener una corriente que contiene predominantemente isobuteno, y una corriente que contiene predominantemente 2-butenos, asimismo, en la columna de destilación reactiva se hidroisomeriza 1-butenos obteniendo 2-butenos y la corriente que contiene predominantemente isobuteno, se extrae como corriente de cabeza de la columna de destilación reactiva, y la corriente que contiene predominantemente 2-butenos se extrae como corriente de cola de la columna de destilación reactiva.

En otra variante del procedimiento, la corriente que contiene los butenos es sometida a una eterificación selectiva del isobuteno y una separación en una corriente que contiene éter de isobuteno y en una corriente que contiene 1-buteno y 2-butenos, y la corriente que contiene 1-buteno y 2-butenos posteriormente es procesada a través de isomerización en fase gaseosa de los 2-butenos, obteniendo una corriente que contiene predominantemente 1-buteno o a través de una hidroisomerización del 1-buteno obteniendo una corriente que contiene predominantemente 2-butenos.

También es posible llevar a cabo el tratamiento subsiguiente mediante la isomerización de esqueleto de 1-buteno y 2-butenos para obtener isobutenos, en dicho tratamiento se obtiene una corriente que contiene predominantemente isobuteno.

El tratamiento subsiguiente de la corriente obtenida acorde al presente procedimiento, que contiene butenos, también es posible sin que el objetivo sea obtener isobuteno como producto de valor, sino realizando el tratamiento subsiguiente en una de las siguientes variantes del procedimiento: En una variante del procedimiento, el isobuteno se separa y tratado a través de la isomerización de esqueleto, obteniendo una corriente que contiene predominantemente 1-buteno y 2-butenos. En otra variante, se separa el isobuteno y, a través de una hidrogenación, se obtiene una corriente que contiene predominantemente isobutano, que es suministrada preferentemente a un cracker, o que es procesada posteriormente a través de una isomerización de esqueleto, obteniendo una corriente que contiene predominantemente n-butano y, efectuando la deshidrogenación de la misma, se procesa para obtener una corriente que contiene predominantemente 1-buteno y 2-butenos. También es posible llevar a cabo la dimerización selectiva del isobuteno, a partir de la corriente que contiene butenos, obteniendo los correspondientes hidrocarburos C_{8}. Posteriormente, los hidrocarburos C_{8} pueden ser separados de una corriente que contiene 1-buteno y 2-butenos, en una destilación simple. En una variante del procedimiento preferida, se puede continuar procesando, mediante destilación, la corriente extraída de la columna de destilación extractiva, que contiene los hidrocarburos que son más fácilmente solubles en el solvente selectivo. A su vez, la corriente extraída de la columna de destilación extractiva, que contiene hidrocarburos que son más fácilmente solubles en el solvente selectivo que los butanos y los butenos, es suministrada a una primera columna de destilación, en la cual la corriente es separada en una corriente de cabeza, que contiene 1,3-butadieno, propino, eventualmente otros agentes de bajo punto de ebullición y eventualmente agua, así como en una corriente de cola, que contiene 1,3-butadieno, 1,2-butadieno, acetilenos y eventualmente otros agentes de alto punto de ebullición, asimismo la parte del 1,3-butadieno en la corriente de cola de la columna de destilación, se regula de tal modo que es al menos tan alta que diluye los acetilenos hasta salir del área de riesgo de descomposición espontánea. La corriente de cabeza de la primera columna de destilación es suministrada a la segunda columna de destilación, y en la segunda columna de destilación se separa en una corriente de cabeza que contiene propino, eventualmente otros agentes de bajo punto de ebullición y eventualmente agua, así como en una corriente de cola, que contiene 1,3-butadieno puro.

La corriente suministrada al procesamiento de destilación contiene predominantemente 1,3-butadieno y se denomina, por ello, corriente de 1,3-butadieno destilado.

La composición de la corriente de 1,3-butadieno destilado depende de la composición del corte C_{4}, suministrado a la destilación extractiva y que comprende, en general, todos los acetilenos, todos los 1,2-butadienos, 30 a 70% del cis-2-butano, así como al menos 99% del 1,3-butadieno del corte C_{4}.

A su vez, se denomina agentes de bajo punto de ebullición a los hidrocarburos presentes cuyo punto de ebullición es más bajo que el del 1,3-butadieno, y agentes de alto punto de ebullición a los hidrocarburos presentes cuyo punto de ebullición es más alto que el del 1,3-butadieno. Un típico agente de bajo punto de ebullición es el propino, los agentes de alto punto de ebullición son predominantemente hidrocarburos con un triple enlace, denominados en adelante acetilenos, especialmente 1-butino (etilacetileno) y butenino (acetileno de vinilo).

El término aquí utilizado en relación con la composición de las corrientes obtenidas en el tratamiento por destilación "eventualmente" significa que los componentes mencionados posteriormente pueden estar presentes en las corrientes respectivas, dependiendo de la conducción del procedimiento concreta, especialmente de la composición del corte C_{4} implementado, del solvente utilizado y/o de las sustancias auxiliares.

La separación por destilación de los acetilenos y de los 1,2-butadienos del 1,3-butadieno destilado es un problema de técnica de la destilación complicado, a causa de la elevada reactividad, así como a causa de las escasa diferencia en las volatilidades relativas de los componentes que conforman la corriente de 1,3-butadieno destilado. Sin embargo, se comprobó, sorprendentemente, que la separación por destilación de los acetilenos y del 1,2-butadieno es posible con un costo energético aceptable y que, a su vez, se puede garantizar una conducción del procedimiento segura, extrayendo de una columna de destilación el acetileno y el 1,2-butadieno como corriente de cola, y diluyéndolos a la vez con 1,3-butadieno hasta salir del área de riesgo de descomposición espontánea. Para ello, en general es suficiente diluir la corriente de cola hasta obtener un porcentaje en peso inferior a 30 mol de acetileno.

Acorde a una conducción del procedimiento preferida, la corriente de 1,3-butadieno destilado, extraída de la columna de destilación extractiva o de una columna de desorción posconectada, se somete a una separación por destilación indeterminada respecto del 1,3-butadieno, asimismo, los acetilenos se extraen como corriente de cola diluida con 1,3-butadieno hasta salir del área de riesgo de descomposición espontánea. Por lo demás, se extrae el butadieno junto con el propino y eventualmente otros agentes de bajo punto de ebullición como corriente de cabeza de la columna de destilación.

La corriente de cabeza de la columna de destilación se condensa preferentemente en un condensador en la cabeza de la columna, se provee a la columna nuevamente, en forma parcial como retorno, y por lo demás se suministra a una segunda columna de destilación, en ella es separada en una corriente de cabeza que contiene propino y eventualmente otros agentes de bajo punto de ebullición, y en una corriente de cola que contiene 1,3-butadieno puro.

En ambas columnas de destilación descritas se pueden aplicar, en principio, todas las piezas habituales montadas posteriormente para la separación en la destilación de butadieno. A causa de su baja tendencia a ensuciarse son especialmente adecuados los platos.

El concepto 1,3-butadieno puro se refiere en el presente caso a una corriente con un contenido de al menos 99% en peso de 1,3-butadieno, preferentemente de al menos 99,6% en peso de 1,3-butadieno, restos de impurezas, especialmente 1,2-butadieno y cis-2-buteno.

En una alternativa del procedimiento preferida, la corriente de cola de la primera columna de destilación y la corriente de cabeza de la segunda columna de destilación son suministradas a una columna de destilación reactiva, en la cual, en una catálisis heterogénea con hidrógeno, se lleva a cabo una hidrogenación selectiva de los hidrocarburos que presenta triples enlaces, para obtener hidrocarburos que presentan dobles enlaces, obteniendo una corriente de cabeza que contiene 1,3-butadieno, butanos, butenos, así como cantidades residuales de hidrocarburos no hidrogenados con triples enlaces y una corriente de cola que contiene un agente de alto punto de ebullición, que es exclusada.

Se hidrogena selectivamente especialmente el acetileno de vinilo, obteniendo un producto de valor 1,3-butadieno.

La corriente de cabeza de la columna de destilación reactiva puede ser reciclada preferentemente en la columna de destilación extractiva. Sin embargo, también es posible extraer de la instalación la corriente de cabeza de la columna de destilación reactiva, o una corriente parcial de la misma, para el procesamiento posterior, por ejemplo, en un cracker, o para quemarla.

El modo de proceder preferido, con la hidrogenación selectiva de los acetilenos posconectada a la destilación extractiva, es especialmente ventajosa para el catalizador en lo que respecta a la posibilidad de selección, dado que la hidrogenación selectiva se lleva a cabo en un paso de procedimiento en el que prácticamente ya no se encuentra ningún solvente selectivo en la mezcla reactiva. Si, por el contrario, la hidrogenación selectiva se llevara acabo, como en procedimientos conocidos, en la columna de destilación extractiva, y con ello, en presencia del solvente selectivo, se limitaría notablemente la elección del catalizador, a causa del solvente selectivo que puede hacer que la hidrogenación sea no selectiva. En la hidrogenación selectiva posconectada a la destilación extractiva, por el contrario, no existen tales limitaciones en lo tocante a la elección del catalizador.

La presente invención se detallará a continuación a partir de un dibujo así como de ejemplos de ejecución.

Se muestra, en cada caso:

Figura 1 la representación esquemática de una columna de destilación extractiva EDK con pared divisoria TW, y

Figura 2 la representación esquemática de un modo de ejecución preferido de una instalación para la separación de un corte C_{4} (C_{4}) en una columna de destilación extractiva, con separación por destilación posconectada de la corriente de 1,3-butadieno destilado de la columna de destilación extractiva, en dos columnas de destilación y con hidrogenación selectiva posconectada.

La columna de destilación extractiva EDK representada de manera esquemática en la figura 1 presenta, dispuesta en su dirección longitudinal, la pared divisoria TW, que atraviesa la columna de destilación extractiva EDK hasta su punto más alto, y separando a esta última en una primera área parcial A, una segunda área parcial B así como en un área de columna inferior común C. El corte C_{4} es suministrado a la columna de destilación extractiva EDK en su área parcial A.

La instalación representada esquemáticamente en la figura 2 muestra una columna de destilación extractiva EDK para la separación de un corte C_{4} (C_{4}), que presenta, en su parte superior, una pared divisoria TW dispuesta en su dirección longitudinal, que divide la columna de destilación extractiva EDK en una primera área parcial A, una segunda área parcial B así como un área de columna inferior común C. El corte C_{4} (C_{4}) que, como está representado en la figura, puede ser calefaccionado ventajosamente en un termocambiador a través del intercambio térmico con el solvente selectivo LM, y puede ser especialmente evaporado, es suministrado a la columna de destilación extractiva EDK en la primera área parcial A de la misma. A ambas áreas parciales A y B se les suministra, respectivamente desde arriba, una corriente líquida del solvente selectivo LM, que, como está representado en la figura, posteriormente y de modo ventajoso puede ser refrigerada en un condensador a través del intercambio térmico con el corte C_{4}. De la primera área parcial A de la columna de destilación extractiva EDK se extrae una corriente de cabeza que contiene butanos C_{4}H_{10}, se condensa en un condensador K, se provee a la primera área parcial nuevamente, en forma parcial como retorno, y por lo demás se extrae. De modo análogo, se extrae de la segunda área parcial de la columna de destilación extractiva EDK una corriente de cabeza que contiene los butenos C_{4}H_{8}, que es condensada en un condensador K, se provee a la segunda área parcial nuevamente, en forma parcial como retorno, y por lo demás se extrae.

Del área de columna inferior común C de la columna de destilación extractiva EDK se extrae una corriente C_{4}H_{6} que contiene los hidrocarburos que en el solvente selectivo son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos, predominantemente 1,3-butadieno.

Es posible, preferentemente, como está representado en la figura 2, suministrar la corriente C_{4}H_{6} a una columna lateral corta S, en la cual se extrae por destilación una corriente de cola que contiene al solvente, y que es suministrada nuevamente a la columna de destilación extractiva EDK. La columna lateral corta, cuya aplicación no es imprescindible, sirve, con ello, para la recuperación de rastros de solvente de la corriente de 1,3-butadieno destilado.

De la cola de la columna de destilación extractiva EDK se extrae la corriente que contiene predominantemente el solvente selectivo LM. El calor del solvente es liberado a través de diferentes termocambiadores, dependiendo de las condiciones locales concretas de la instalación, especialmente de la disponibilidad de medios refrigerantes, la inclusión en otras instalaciones o cadenas de procesamiento posterior, y la corriente de solvente refrigerada es finalmente reciclada introduciéndola en la columna de destilación extractiva EDK, en su área superior.

La corriente lateral de la columna de destilación extractiva EDK, la corriente C_{4}H_{6}, denominada en este caso 1,3-butadieno destilado, es suministrada a primera la columna de destilación K I, y separada en ella en una corriente de cabeza K I- K y una corriente de cola K I- S. La corriente de cabeza K I- K se condensa en un condensador K en la cabeza de la columna, se provee a la columna nuevamente, en forma parcial como retorno, y por lo demás se suministra a una segunda columna de destilación II. La corriente de cola K I- S es extraída y suministrada a una columna de destilación reactiva RDK.

En la segunda columna de destilación K II se lleva a cabo una separación en una corriente de cabeza K II- K, se condensa en un condensador K, se provee a la columna nuevamente, en forma parcial como retorno, y por lo demás se suministra a la columna de destilación reactiva RDK. La corriente de cola K II- S de la segunda columna de destilación K II es extraída como corriente de 1,3-butadieno puro.

En la columna de destilación reactiva RDK, y en una catálisis heterogénea con hidrógeno se lleva a cabo una hidrogenación selectiva de los hidrocarburos que presenta triples enlaces, para obtener hidrocarburos que presentan dobles enlaces. Se extrae una corriente de cabeza RDK- K, se la condensa en un condensador K, se provee a la columna de destilación reactiva nuevamente, en forma parcial como retorno y, por lo demás, preferentemente se recicla en la columna de destilación extractiva EDK, como está representado en la figura.

La corriente de cola de la columna de destilación reactiva, la corriente RDK- S, que contiene predominantemente agentes de alto punto de ebullición, se exclusa de la instalación y preferentemente se quema.

Ejemplo

Destilación extractiva

Un corte C_{4} de la unidad de ruptura por vapor con una composición en % en peso descrita más adelante, fue suministrada a una columna de destilación extractiva, configurada como columna con pared divisora con una pared divisoria que atraviesa la columna hasta su punto más alto, y que presentaba un total de 80 etapas teóricas de separación, de ellas 25 en el área de la pared divisoria, el corte, a su vez, fue suministrado, en etapa teórica de separación 68 contando desde abajo, a la primera área parcial identificada con A en el dibujo. Como solvente selectivo se utilizó NMP con 8,3% en peso de agua.

Propeno: 0,02

Propadieno: 0,04

Propino: 0,06

n-Butano: 5,74

i-Butano: 2,44

n-Buteno: 13,88

i-Buteno: 25,63

t-Buteno-2: 4,44

cis-Buteno-2: 2,95

1,3-butadieno: 43,81

1,2-butadieno: 0,14

1-Butino: 0,12

Acetileno de vinilo: 0,73.

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De la primera área parcial A de la columna de destilación extractiva EDK se extrajo una corriente de cabeza que contenía predominantemente butanos, y que presentaba la siguiente composición en % en peso:

Propeno: 0,19

n-Butano: 62,02

i-Butano: 27,98

n-Buteno: 6,63

i-Buteno: 2,71

trans-Buteno-2: 0,24

H_{2}O: 0,23

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Del área parcial B de la columna de destilación extractiva se extrajo una corriente de cabeza que contenía predominantemente butenos, y que presentaba la siguiente composición en % en peso:

Propadieno: 0,07

n-Butano: 0,91

i-Butano: 0,10

n-Buteno: 28,57

i-Buteno: 54,55

trans-Buteno-2: 9,48

cis-Buteno-2: 6,32

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En comparación con un procedimiento conocido con separación conjunta de butanos y butenos en una columna de destilación extractiva y una posterior separación de butanos y butenos en un aparato adicional, se alcanzó un ahorro de energía de aproximadamente un 20%.

Ejemplo

Procesamiento de 1,3-butadieno destilado por destilación

Una corriente de 1,3-butadieno, obtenida correspondientemente al ejemplo de destilación extractiva, a partir del corte C_{4}, fue administrada a una columna de destilación, con 80 etapas teóricas de separación, en la etapa teórica de separación número 25, contando de abajo hacia arriba. La corriente de 1,3-butadieno destilado C_{4}H_{6} tenía la siguiente composición en % en peso:

Propino: 0.11

1,3-butadieno: 98,58

1,2-butadieno: 0,30

1-Butino: 0,30

Acetileno de vinilo: 0,56

Agua: 0,15.

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Fue separada en la columna de destilación K I, en una corriente de cabeza K I- K, con la siguiente composición % en peso:

Propino: 0,11

1,3-butadieno: 99,73

Agua: 0,16

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así como una corriente de cola K I- S, con la siguiente composición en % en peso:

cis-Buteno-2: 0,52

1,3-butadieno: 40,0

1,2-butadieno: 15,1

1-Butino: 13,75

Acetileno de vinilo: 29,17

3-metilbuteno-1: 0,98

2-metilbuteno-2: 0,48.

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La corriente de cabeza K I- K de la primera columna de destilación K I fue dividida en una extracción (1/7 de la corriente de cabeza K I- K) y un retorno (6/7 de la corriente de cabeza K I- K). La extracción fue suministrada a una segunda columna de destilación K II con 25 etapas teóricas de separación, en la etapa teórica de separación número 14, y en una corriente de cabeza K II- K con la siguiente composición en % en peso:

Propino: 79,52

1,3-butadieno: 20,0 y

Agua: 0,48

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así como una corriente de cola K II- S, que contiene 1,3-butadieno puro, con un contenido 1,3-butadieno de un 99,99%. La corriente de cola K II- S fue extraída como producto de valor.

Acorde a la separación descrita, acorde a la invención, de un corte C_{4} en una columna de destilación extractiva, en una corriente que contiene a los butanos, los butenos así como un 1,3-butadieno destilado, con posterior tratamiento de destilación de la corriente de 1,3-butadieno, el requerimiento de energía suministrada externamente fue un 15% menor respecto de un procedimiento conocido con separación de butanos y butenos, en pasos de separación separados, como descrito, por ejemplo, en la declaración de la patente alemana 102 19 375, y con separación de los acetilenos en una corriente de 1,3-butadieno destilado a través de destilación extractiva con un solvente selectivo, como descrito, por ejemplo, en la declaración de la patente alemana 101 05 660.

Claims

1. Procedimiento continuo para la separación de un corte (C_{4}) a través de la destilación extractiva, con un solvente selectivo (LM) en una columna de destilación extractiva (EDK), caracterizado porque en la columna de destilación extractiva (EDK), y en dirección longitudinal de la misma, se halla dispuesta una pared divisoria (TW) que conforma una primera área parcial (A), una segunda área parcial (B) y un área de la columna inferior común (C), y porque de la primera área parcial (A) se separa una corriente de cabeza (C_{4}H_{10}) que contiene butanos, de la segunda área parcial (B) se separa una corriente de cabeza (C_{4}H_{8}) que contiene butenos, y del área de columna inferior común (C) se separa una corriente C_{4} que contiene hidrocarburos del corte (C_{4}H_{6}) que en el solvente selectivo (LM) son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos.

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente (C_{4}H_{6}) que contiene los hidrocarburos del corte C_{4} (C_{4}), que en el solvente selectivo (LM) son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos, se extrae como corriente lateral desde el área inferior de columna común (C) y el solvente selectivo (LM) se extrae como corriente de cola de la columna de destilación extractiva (EDK).

3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente (C_{4}H_{6}) que contiene los hidrocarburos del corte C_{4} (C_{4}) que en el solvente selectivo (LM) son más fácilmente solubles que los butanos y los butenos, se extrae de manera conjunta con el solvente selectivo (LM), como corriente de cola de la columna de destilación extractiva (EDK).

4. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el corte C_{4} (C_{4}) es suministrado a la primera área parcial (A) de la columna de destilación extractiva (EDK), y la corriente de cabeza (C_{4}H_{10}), que contiene butanos, es extraída del área parcial (A) de la columna de destilación extractiva (EDK) y la corriente de cabeza (C_{4}H_{8}), que contiene butenos, es extraída del área parcial (B) de la columna de destilación extractiva (EDK).

5. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en lugar de la columna de destilación extractiva (EDK) con pared divisoria (TW) se utilizan dos o múltiples columnas, preferentemente dos o tres columnas acopladas térmicamente.

6. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se utilizan, como solvente selectivo, una o múltiples de las siguientes sustancias: Dimetilformamida, acetonitrilo, furfurol, N-metilpirrolidona (NMP), preferentemente NMP en una solución acuosa.

7. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el área de la pared divisoria de la columna de destilación extractiva (EDK) están dispuestas 10 a 80, preferentemente 25 etapas teóricas de separación.

8. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en la columna de destilación extractiva (EDK) se lleva a cabo, adicionalmente, en catálisis heterogénea, una hidrogenación selectiva de los hidrocarburos del corte C_{4} (C_{4}), que presenta triples enlaces, para obtener hidrocarburos que presentan dobles enlaces.

9. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la corriente (C_{4}H_{6}) extraída de la columna de destilación extractiva, que contiene hidrocarburos que son más fácilmente solubles en el solvente selectivo (LM) que los butanos y los butenos, es suministrada a una primera columna de destilación (K I), en la cual es separada en una corriente de cabeza (K I- K), que contiene 1,3-butadieno, propino, eventualmente otros agentes de bajo punto de ebullición y eventualmente agua, así como en una corriente de cola (K I- S), que contiene 1,3-butadieno, 1,2-butadieno, acetilenos y eventualmente otros agentes de alto punto de ebullición, asimismo, la parte del 1,3-butadieno en la corriente de cola (K I- S) de la columna de destilación (K I) se regula de tal modo que es al menos tan alta que diluye los acetilenos hasta salir del área de riesgo de descomposición espontánea, y porque la corriente de cabeza (KI- K) de la primera columna de destilación (K I) es suministrada a una segunda columna de destilación (K II) y en la segunda columna de destilación (K II) es separada en una corriente de cabeza (K II- K), que contiene propino, eventualmente otros agente de bajo punto de ebullición y eventualmente agua, y en una corriente de cola (K II- S), que contiene 1,3-butadieno puro.

10. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de cola de la primera columna de destilación y la corriente de cabeza de la segunda columna de destilación son suministradas a una columna de destilación reactiva, en la cual, en una catálisis heterogénea con hidrógeno, se lleva a cabo una hidrogenación selectiva de los hidrocarburos que presenta triples enlaces, para obtener hidrocarburos que presentan dobles enlaces, con la conversión parcial de los acetilenos, obteniendo una corriente de cabeza que contiene 1,3-butadieno, butanos, butenos, hidrocarburos no hidrogenados con triples enlaces así como una corriente de cola que contiene un agente de alto punto de ebullición, que es exclusada.

11. Procedimiento para la separación de un corte C_{4} acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por otro paso de procedimiento, en que la corriente que contiene los butenos isobuteno, 1-buteno y 2-butenos (C_{4}H_{8}) es procesada subsiguientemente en una columna de destilación reactiva para obtener una corriente que contiene predominantemente isobuteno, y una corriente que contiene predominantemente 2-butenos, asimismo, en la columna de destilación reactiva se hidroisomerizan 1-butenos, obteniendo 2-butenos, y la corriente que contiene predominantemente isobuteno se extrae como corriente de cabeza de la columna de destilación reactiva, y la corriente que contiene predominantemente 2-butenos se extrae como corriente de cola de la columna de destilación reactiva.

12. Procedimiento para la separación de un corte C_{4} acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por otro paso del procedimiento, en que la corriente que contiene los butenos (C_{4}H_{8}) es sometida a una eterificación selectiva del isobuteno y una separación en una corriente que contiene éter de isobuteno y en una corriente que contiene 1-buteno y 2-butenos, y corriente que contiene 1-buteno y 2-butenos posteriormente es procesada a través de isomerización en fase gaseosa de los 2-butenos, obteniendo una corriente que contiene predominantemente 1-buteno o a través de una hidroisomerización del 1-buteno obteniendo una corriente que contiene predominantemente 2-butenos.

13. Procedimiento para la separación de un corte C_{4} acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por otro paso de procedimiento, en que la corriente que contiene los butenos isobuteno, 1-buteno y 2-butenos (C_{4}H_{8}) es procesada subsiguientemente a través de una isomerización de esqueleto de 1-buteno y 2-butenos obteniendo una corriente que contiene predominantemente isobuteno.

14. Procedimiento para la separación de un corte C_{4} acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por otro paso de procedimiento, en que la corriente que contiene los butenos isobuteno, 1-buteno y 2-butenos (C_{4}H_{8}) es procesada subsiguientemente, separando el isobuteno, y obteniendo una corriente que contiene predominantemente 1-buteno y 2-butenos a través de una isomerización de esqueleto.

15. Procedimiento para la separación de un corte C_{4} acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por otro paso de procedimiento, en que la corriente que contiene los butenos isobuteno, 1-buteno y 2-butenos (C_{4}H_{8}) es procesada subsiguientemente separando el isobuteno y obteniendo una corriente que contiene predominantemente isobutano, a través de una hidrogenación, esta corriente, que es suministrada preferentemente a un cracker, o que es procesada posteriormente a través de una isomerización de esqueleto, obteniendo una corriente que contiene predominantemente n-butano y, efectuando la deshidrogenación de la misma, se procesa para obtener una corriente que contiene predominantemente 1-buteno y 2-butenos.

16. Procedimiento para la separación de un corte C_{4} acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por otro paso de procedimiento, en que la corriente que contiene los butenos isobuteno, 1-buteno y 2-butenos (C_{4}H_{8}) es procesada subsiguientemente efectuando la dimerización selectiva, obteniendo los hidrocarburos C_{8} correspondientes, y llevando a cabo posteriormente la separación destilativa obteniendo una corriente que contiene predominantemente 1-buteno y 2-butenos, y una corriente que contiene los hidrocarburos C_{8}.