ES2693543T3 - Recuperación y uso del fluido de acetilación de madera - Google Patents

Recuperación y uso del fluido de acetilación de madera Download PDF

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Abstract

Un proceso para la producción de anhídrido acético que comprende suministrar una alimentación de reactivo de cetena y una alimentación de reactivo de ácido acético a una unidad que produce anhídrido acético a partir de cetona y ácido acético, en el que la alimentación de reactivo de ácido acético es un fluido de acetilación recuperado desde un proceso de acetilación de madera.

Description

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DESCRIPCION
Recuperacion y uso del fluido de acetilacion de madera Campo de la invencion
La invencion pertenece a un proceso para la recuperacion de fluido de acetilacion de un proceso de acetilacion de madera. Particularmente, la invencion pertenece a un proceso para la integracion de la acetilacion de madera y la produccion de antndrido acetico a partir de acido acetico y una planta integrada.
Antecedentes de la invencion
Un proceso bien conocido para la produccion de antndrido acetico a partir de acido acetico implica la formacion de cetena (etenona). Por lo tanto, la cetena se produce deshidratando acido acetico a altas temperaturas (tipicamente en un horno de cetena que funciona a temperaturas del orden de 700°C a 750°C). Posteriormente, la cetena se hace reaccionar con acido acetico en una reaccion exotermica que conduce a la formacion de antndrido acetico.
De manera interesante, tanto el acido acetico como el antndrido acetico se utilizan en procesos para la acetilacion de la madera. Estos procesos, para los cuales existe una demanda creciente, sirven para proporcionar a la madera propiedades del material mejoradas, por ejemplo, estabilidad dimensional, dureza, durabilidad, etc. En estos procesos, el medio de acetilacion en exceso, tipicamente una mezcla de antndrido acetico y acido acetico, se elimina finalmente de la madera. Por lo tanto, se desea evitar el desperdicio del medio de acetilacion eliminado, y preferiblemente recircularlo y reutilizarlo en la acetilacion de la madera.
Existen tecnicas adecuadas para recuperar el antndrido acetico, separandolo del acido acetico, despues de lo cual el antndrido acetico puede reutilizarse en la acetilacion de la madera. Sin embargo, el acido acetico se presenta en una proporcion excesiva despues de la acetilacion de la madera, ya que se forma como un subproducto del mismo, y se deseana utilizarlo por separado, venderlo como producto qmmico y/o utilizarlo en la produccion de cetena. Sin embargo, la fuente espedfica del acido acetico, a saber. De la acetilacion de la madera, viene con limitaciones intierentes a su uso posterior debido a la presencia de impurezas tal como la de los terpenos y las impurezas terpenoides de la madera. Particularmente los terpenos y los terpenoides son diffciles de eliminar. Esto limita el uso de acido acetico recuperado de la acetilacion de la madera. Por ejemplo, no se desea utilizarlo en un tiorno de cetena, ya que las impurezas mencionadas anteriormente son propensas a dar como resultado la formacion de coque en el tiorno, como un resultado de las altas temperaturas aplicadas en el mismo.
La cuestion anterior se aborda en el documento WO 2009/120257, por destilacion azeotropica, en la que el acido acetico que comprende las impurezas mencionadas anteriormente se suministra a una columna de destilacion junto con agua. Si bien la referencia ensena asf un metodo para obtener acido acetico purificado a partir de la acetilacion de la madera, no se relaciona con la produccion de antndrido acetico y, en particular, no ensena como integrar efectivamente la produccion de antndrido acetico y la acetilacion de la madera. Ademas, la adicion de agua a la columna de destilacion reduce la viabilidad economica del proceso.
Se desea proporcionar un metodo mediante el cual la acetilacion de la madera y la produccion de antndrido acetico puedan integrarse de manera efectiva. Ademas, se desea tiacer un uso optimo de las fuentes de lfquido disponibles en la acetilacion de la madera.
Resumen de la invencion
Con el fin de abordar mejor uno o mas de los deseos anteriores, la invencion, en un aspecto, se refiere a un proceso para la recuperacion de fluido de acetilacion de un proceso de acetilacion de madera, comprendiendo dictio fluido acido acetico y antndrido acetico, en el que el fluido se utiliza como alimentacion reactiva a una unidad para la produccion de antndrido acetico a partir de cetena y acido acetico, en el que la cetena se suministra a dicta unidad como alimentacion reactiva.
En un aspecto adicional, la invencion proporciona un sistema que comprende una planta de acetilacion de madera y una planta de produccion de antndrido acetico, en el que la planta de produccion de antndrido acetico comprende una unidad para la produccion de cetena a partir de acido acetico y, corriente abajo del mismo, una unidad para la produccion de antndrido acetico a partir de cetena y acido acetico y en el que la planta de acetilacion de madera comprende una unidad de acetilacion de madera que comprende una entrada y una salida para fluido de acetilacion, en el que la salida para el fluido de acetilacion esta en comunicacion fluida con una entrada para acido acetico en la unidad para la produccion de antndrido acetico.
Breve descripcion de los dibujos
La Fig. 1 muestra un esquema para una planta de acetilacion de madera acoplada a una planta de produccion de antndrido acetico sin medidas adicionales, no de acuerdo con la invencion;
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La Fig.2 muestra un esquema para una planta de acetilacion de madera acoplada a una planta de produccion de antndrido acetico de acuerdo con una realizacion de la invencion;
Descripcion detallada de la invencion
En un sentido amplio, la invencion se basa en la idea sensata de que el fluido de acetilacion como es recuperado de la acetilacion de la madera, incluso si comprende terpenos y/o terpenoides, puede enviarse (preferiblemente despues de filtrarlo de residuos de madera) a una unidad que produce antndrido acetico a partir de acido acetico y cetena, a los que se suministra la cetena como alimento reactivo. El fluido de acetilacion recuperado sera entonces una alimentacion de acido acetico a dicho reactor. El hecho de que el fluido tambien contenga antndrido acetico no es imperativo. Por ejemplo, la reaccion para producir antndrido acetico a partir de cetena y acido acetico no es un equilibrio delicado que se vena afectado por la presencia adicional de antndrido acetico. Por la eleccion sensata de combinar una unidad de acetilacion de madera con una unidad de produccion de antndrido acetico con base en la conversion de cetena, es posible hacer un buen uso del acido acetico como es recuperado, enviandolo a la unidad de produccion de antndrido acetico en lugar de a la unidad de produccion de cetena (horno de cetena).
La unidad para la produccion de antndrido acetico recibe, por un lado, el fluido de acetilacion del proceso de acetilacion de madera como alimentacion de reactivo y, por otro lado, la cetena como otra alimentacion de reactivo. En una realizacion preferida, la cetena se produce en una unidad de produccion de cetena tal como un horno de craqueo, por ejemplo de acido acetico fresco.
En el caso de enviar el fluido de acetilacion recuperado, que incluye una cantidad sustancial de antndrido acetico, a la seccion de produccion de antndrido acetico, puede ser aconsejable ajustar la capacidad de dicha seccion. La persona experta en la tecnica podra determinar directamente si una seccion de produccion de antndrido acetico existente (por ejemplo, un recipiente de reaccion) tiene la capacidad suficiente para manejar la cantidad adicional de fluido que se pasara a traves de esta. Ademas, la persona experta sabra como aumentar la capacidad de dicha unidad segun sea necesario.
El antndrido acetico producido se puede utilizar para cualquier uso. Sin embargo, de acuerdo con la invencion, se prefiere proporcionar un proceso totalmente integrado, en el que el antndrido acetico formado se recircula a la corriente de alimentacion de fluido de acetilacion, utilizado en una unidad para la acetilacion de la madera, preferiblemente la misma unidad de la que se obtiene el fluido de acetilacion como se discutio anteriormente.
De este modo, en una realizacion preferida de la invencion, se produce un proceso integrado en el que el fluido de acetilacion recuperado de la acetilacion de la madera se reutiliza como alimentacion a una unidad para la produccion de antndrido acetico, y la corriente del producto del mismo se envfa de nuevo a la acetilacion de la madera. Esta corriente de producto, que comprende antndrido acetico (tal como se produce y como esta presente originalmente) y acido acetico, se puede usar como fluido de acetilacion.
Convencionalmente, la salida de la unidad de produccion de antndrido acetico requerina un ajuste de la proporcion de antndrido acetico a acido acetico, para volverse mas rico en antndrido acetico. Esto se relaciona con el hecho de que una conversion completa de acido acetico en antndrido acetico generalmente no se lograra en la practica. Luego se puede emplear una unidad para la separacion de acido acetico y antndrido acetico (tfpicamente una columna de destilacion, a veces denominada "columna de antndrido crudo") para ajustar la proporcion de antndrido acetico a acido acetico en la corriente de producto proveniente de la unidad de produccion de antndrido acetico. La salida de dicha unidad de separacion sera preferiblemente adecuada para un fluido de acetilacion de madera, donde dicho fluido preferiblemente comprende antndrido acetico (ANH) y acido acetico (ACA) en una proporcion ANH: ACA de 80:20 a 100: 0, preferiblemente 90:10 a 95: 5.
En la realizacion de la invencion, se puede incluir una unidad de separacion de este tipo. Sin embargo, en vista de la presencia de antndrido acetico en el fluido de acetilacion recuperado que se recircula a una unidad en la que el acido acetico y la cetena reaccionan para formar antndrido acetico, la corriente de producto obtenida de esta unidad sera mas rica en antndrido acetico que en una situacion convencional, sin recirculacion del fluido de acetilacion. Por lo tanto, el esquema de recirculacion sensata de la invencion permite prescindir de la "columna de antndrido crudo" mencionada anteriormente. Esta es una ventaja, que conduce a una reduccion de los costes operativos y de equipo.
La integracion de la acetilacion de la madera y la produccion de antndrido acetico de acuerdo con la invencion se puede llevar a cabo tanto en plantas existentes como en el diseno de nuevas plantas. Por ejemplo, se puede construir una nueva unidad de produccion con base en cetena para antndrido acetico junto con una unidad de acetilacion de madera existente, y acoplarla de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion. Ademas, se puede construir una nueva unidad de acetilacion de madera junto con una unidad de produccion existente con base en cetena para el antndrido acetico. O, en el caso de que ya existan una unidad de acetilacion de madera y una unidad de produccion de antndrido acetico con base en cetena, estas pueden integrarse. En el caso de que las unidades ya esten integradas de otra manera, la manera en que se acoplan dichas plantas se puede cambiar para que sea conforme con la invencion como se describio aqrn anteriormente.
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Los equipos y las tecnologfas aplicadas son bien conocidos por las personas expertas. Estos pertenecen a las unidades para la acetilacion de la madera, tal como los reactores de acetilacion de la madera, y el equipamiento auxiliar habitual de los mismos, por ejemplo una seccion de filtro para eliminar los residuos de madera del fluido de acetilacion recuperado. De manera similar, esto pertenece a unidades de destilacion (equipo de destilacion tal como una columna de destilacion), a secciones de produccion de cetena (tipicamente un horno de cetena), secciones de produccion de anhudrido acetico (tfpicamente un reactor adecuado para hacer reaccionar cetena con acido acetico).
Las unidades de acetilacion de madera para uso en la presente invencion pueden ser aquellas adecuadas para la acetilacion de madera solida, tales como vigas de madera o tablones. Dichas unidades de acetilacion de madera tambien pueden ser aquellas adecuadas para la acetilacion de elementos de madera tales como harina, fibras, hebras o astillas. Los procesos de acetilacion de la madera aplicados en la presente invencion, por lo tanto, no estan limitados a ningun tamano, forma o especie de madera. Una gran variedad de tales procesos es bien conocida por el experto.
La invencion tambien pertenece a un sistema que comprende una planta de acetilacion de madera integrada con una planta de produccion de anhudrido acetico. En ella, la planta de produccion de anhudrido acetico comprende una unidad para la produccion de cetena a partir de acido acetico y, corriente debajo de la misma, una unidad para la produccion de anhudrido acetico a partir de cetena y acido acetico. La planta de acetilacion de madera comprende una unidad de acetilacion, tfpicamente un reactor, que comprende una entrada y una salida para el fluido de acetilacion. La salida para el fluido de acetilacion, es decir, como se recupera despues de la acetilacion de la madera, esta en comunicacion fluida con una entrada de acido acetico en la unidad de produccion de anhudrido acetico. La ultima unidad tiene una salida para el anhudrido acetico producido, que esta en comunicacion fluida, directamente o indirectamente, con una entrada para el fluido de acetilacion en la unidad de acetilacion de la madera. En el caso de que esta comunicacion sea indirecta, este es tfpicamente el caso si una unidad de separacion, tal como una columna de destilacion, es colocada entre la seccion de produccion de anhfdrido y la unidad de acetilacion de madera.
La invencion se explicara adicionalmente a continuacion con referencia a los dibujos. Estos dibujos no limitan la invencion. Como los dibujos pueden relacionarse con realizaciones espedficas de la invencion, la persona experta entendera que la invencion es mas generalmente aplicable, y la divulgacion en los dibujos no se limita a ningun diseno o numero espedfico dado en ellos.
En las figuras, se muestran los siguientes elementos.
Partes del equipo:
(1) Planta de acetilacion de madera.
(2) Unidad de separacion de acido acetico/anddrido acetico
(3) Unidad de produccion de cetena.
(4) Unidad de produccion de anddrido acetico.
(5) Seccion de tratamiento para recuperar el acido acetico acuoso residual
(6) Unidad de destilacion de anddrido acetico.
(7) Unidad de purificacion de anddrido acetico.
Corrientes de proceso:
(a) Fluido de acetilacion fresco.
(b) Fluido de acetilacion recuperado de la acetilacion de la madera.
(c) Acido acetico
(d) Anddrido acetico separado del acido acetico.
(e) Cetena
(f) Acido acetico acuoso residual.
(g) Acido acetico recuperado
(h) Anddrido acetico crudo (mezcla con acido acetico)
(i) Anddrido acetico enriquecido (contenido reducido de acido acetico)
La Fig. 1 muestra un esquema para una planta de produccion de anddrido acetico con base en cetena (que comprende una unidad (3) de produccion de cetena y una unidad (4) de produccion de anddrido acetico integrada con una planta (1) de acetilacion de madera. Aqrn, las plantas se acoplan sin ninguna medida adicional, es decir, no de acuerdo con la invencion. El fluido de acetilacion (corriente a) se alimenta a una planta (1) de acetilacion de madera. El fluido (b) de acetilacion recuperado se somete a separacion de acido acetico en una primera unidad (2) de separacion de acido acetico/anddrido acetico, lo que da como resultado una corriente (c) de acido acetico separada del anddrido acetico y una corriente (d) de anddrido acetico separada del acido acetico. La corriente (c) de acido acetico separada del anddrido acetico se envfa a una seccion de produccion de anddrido acetico que comprende una unidad (3) de produccion de cetena y una unidad (4) de produccion de anddrido acetico. La unidad (3) de produccion de cetena esta conectada, corriente abajo de la misma, a una seccion (5) de tratamiento para recuperar el acido (f) acetico acuoso residual. El acido acetico recuperado del mismo (g) se envfa a la unidad (3) de produccion de cetena y/o la unidad (4) de produccion de anddrido acetico. La cetena producida (e) se envfa a una unidad (4) de produccion de
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antndrido acetico. El antndrido crudo producido (h) se envfa a una unidad (6) de destilacion de antndrido acetico. El acido acetico obtenido del mismo (c) se env^a a la seccion de produccion de antndrido acetico mencionada anteriormente. El antndrido (i) acetico enriquecido, que tiene un contenido reducido de acido acetico, se envfa a una unidad (7) de purificacion y el fluido de acetilacion purificado asf obtenido (i) se alimenta, como fluido (a) de acetilacion fresco a la seccion (1) de acetilacion de la madera.
La Fig.2 muestra un esquema para una planta de produccion de antndrido acetico con base en cetena integrada con una planta de acetilacion de madera de acuerdo con una realizacion de la invencion. Aqm, la corriente (b) de fluido de acetilacion recuperado de la acetilacion de la madera se envfa a la unidad (4) de produccion de antndrido acetico. La corriente (h) de producto de antndrido acetico se envfa a la seccion (1) de acetilacion de la madera y, por lo tanto, se utiliza directamente como fluido (a) de acetilacion de la madera.
Se entendera que los dibujos esquematicos sirven para ilustrar algunas partes de los equipos y unidades de produccion segun sea necesario para ilustrar adicionalmente algunas realizaciones de la invencion. La persona experta estara bien al tanto de las piezas del equipo y las lmeas de flujo que se muestran ahora, como los dispositivos para proporcionar calor, los dispositivos para proporcionar presion, las descargas para gases de escape, etc.
Cuando, en esta descripcion, se habla de "comunicacion fluida", se refiere a cualquier conexion entre una primera parte o seccion de una planta y una segunda parte o seccion de una planta a traves de la cual los fluidos, que incluyen ifquidos y gases, pueden fluir desde la primera parte de la planta a la segunda parte de la planta. En el caso de lfquidos, este tipo de comunicacion de fluidos se proporciona normalmente mediante sistemas de tubenas, mangueras u otros dispositivos bien conocidos por la persona experta para el transporte de fluidos. En el caso de los gases, tal comunicacion de fluidos es tfpicamente proporcionada por las lmeas de flujo de gas. Dichas lmeas de flujo de gas comprenden tfpicamente sistemas de tubenas u otros dispositivos bien conocidos por la persona experta en la tecnica para el transporte de gases, si es necesario bajo presiones que estan por encima de la presion atmosferica o por debajo (vacrn).
Si bien la invencion se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y la descripcion anterior, dicha ilustracion y descripcion deben considerarse ilustrativas o a manera de ejemplo y no restrictivas; la invencion no esta limitada a las realizaciones divulgadas.
Por ejemplo, es posible operar la invencion en una realizacion en la que las unidades descritas, tales como una unidad de acetilacion de madera, una unidad de reactor o una unidad de destilacion, comprenden una pluralidad de tales unidades posicionadas en paralelo o en serie.
Los expertos en la tecnica pueden entender y realizar otras variaciones de las realizaciones divulgadas al poner en practica la invencion reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la divulgacion y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o pasos, y el artmulo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. El mero hecho de que ciertas caractensticas de la invencion se mencionan en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinacion de estas caractensticas no se pueda usar para obtener ventajas. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debe interpretarse como limitante del alcance.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un proceso para la produccion de anhndrido acetico que comprende suministrar una alimentacion de reactivo de cetena y una alimentacion de reactivo de acido acetico a una unidad que produce anhndrido acetico a partir de cetona y acido acetico, en el que la alimentacion de reactivo de acido acetico es un fluido de acetilacion recuperado desde un proceso de acetilacion de madera.
  2. 2. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la alimentacion de reactivo de acido acetico tambien contiene anhndrido acetico.
  3. 3. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que la alimentacion de reactivo de acido acetico suministrada en dicha unidad comprende terpenos y/o terpenoides.
  4. 4. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la proporcion de anhndrido acetico a acido acetico en la corriente de producto que proviene de dicha unidad no se ajusta usando una columna de destilacion.
  5. 5. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fluido resultante de dicha unidad se recircula como un fluido de acetilacion a dicho proceso de acetilacion de la madera.
  6. 6. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas producir cetena en una unidad de produccion de cetena a partir de acido acetico y suministrar cetena producida a dicha unidad en la que el anhndrido acetico se produce a partir de cetena y acido acetico.
  7. 7. Un proceso integrado que comprende:
    - madera de acetilacion,
    - obtener fluido de acetilacion desde la acetilacion de madera,
    - reutilizar dicho fluido de acetilacion como alimentacion de reactivo en una unidad para la produccion de anhndrido acetico a partir de cetena y acido acetico,
    - proporcionar una alimentacion de reactivo de cetena a dicha unidad, y
    - usar la corriente de producto que comprende anhndrido acetico y acido acetico de dicha unidad como un fluido de acetilacion en dicha acetilacion de madera.
  8. 8. El uso de fluido de acetilacion recuperado desde un proceso de acetilacion de madera como una alimentacion de reactivo a una unidad que produce anhndrido acetico a partir de cetena y acido acetico, y dicha cetena tambien se suministra a dicha unidad como alimentacion de reactivo.
  9. 9. Un sistema que comprende una planta de acetilacion de madera y una planta de produccion de anhndrido acetico, en el que la planta de produccion de anhndrido acetico comprende una unidad para la produccion de cetena a partir de acido acetico y, corriente abajo del mismo, una unidad para la produccion de anhndrido acetico a partir de cetena y acetico acido y en el que la planta de acetilacion de madera comprende una unidad de acetilacion de madera que comprende una entrada y una salida para fluido de acetilacion, en el que la salida para el fluido de acetilacion esta en comunicacion fluida con una entrada para acido acetico en la unidad para la produccion de anhndrido acetico.
  10. 10. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que la unidad para la produccion de anhndrido acetico comprende una salida para el anhndrido acetico producido que esta en comunicacion fluida con una entrada para el fluido de acetilacion en la unidad de acetilacion de madera.
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