ES2712067T3 - Producción de acetato de etilo - Google Patents

Producción de acetato de etilo Download PDF

Info

Publication number
ES2712067T3
ES2712067T3 ES11873809T ES11873809T ES2712067T3 ES 2712067 T3 ES2712067 T3 ES 2712067T3 ES 11873809 T ES11873809 T ES 11873809T ES 11873809 T ES11873809 T ES 11873809T ES 2712067 T3 ES2712067 T3 ES 2712067T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
reactive distillation
catalyst
ethanol
column
ethyl acetate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES11873809T
Other languages
English (en)
Inventor
Sagar B Gadewar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GREENYUG LLC
Original Assignee
GREENYUG LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GREENYUG LLC filed Critical GREENYUG LLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2712067T3 publication Critical patent/ES2712067T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/06—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of zinc, cadmium or mercury
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/08—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of gallium, indium or thallium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/28—Molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/34—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/36—Rhenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/462—Ruthenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/464—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48—Silver or gold
    • B01J23/50—Silver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48—Silver or gold
    • B01J23/52—Gold
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/75—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/755—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0457—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being placed in separate reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C01B3/26—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C67/52—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
    • C07C67/54—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation by distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00265—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2208/00274—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00265—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2208/00283—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00539—Pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/023—Details
    • B01J2208/024—Particulate material
    • B01J2208/025—Two or more types of catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1217—Alcohols
    • C01B2203/1229—Ethanol
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Procedimiento de destilación reactiva para producir acetato de etilo a partir de etanol, que comprende: deshidrogenación de etanol sobre un catalizador en una columna de destilación reactiva, en donde el acetato de etilo se elimina durante el procedimiento de destilación como un producto líquido de fondo y el hidrógeno se elimina durante el procedimiento de destilación como un producto superior gaseoso.

Description

DESCRIPCION
Produccion de acetato de etilo
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a la preparacion de acetato de etilo por destilacion reactiva.
Antecedentes de la invencion
El siguiente analisis se proporciona unicamente para ayudar a la comprension lectora, y no constituye una admision de que cualquier informacion analizada o de que las referencias citadas constituyan una tecnica anterior a la presente invencion.
El acetato de etilo se puede producir a partir de acetaldehndo de acuerdo con la reaccion de Tischenko:
2CH3CHO ^ ^ CH3COOC2H5
Cuando el acetaldehndo se produce a partir de etanol, el acetato de etilo se puede producir a partir de etanol de acuerdo con la siguiente reaccion:
2C2H5OH ^ ^ CH3COOC2H5+ 2H2
De manera alternativa, el etanol puede reaccionar con el acetaldehndo de acuerdo con la siguiente reaccion:
C2H5OH CH3CHO ^ ^ CH3COOC2H5+ H2
K. Takeshita describe la conversion de alcoholes primarios en esteres y cetonas utilizando un catalizador en Bulletin of the Chemical Society of Japan, (1978) vol. 51(9), pags. 2622-2627.
La patente de Estados Unidos n.° 4.996.007 describe un procedimiento para la oxidacion de alcoholes primarios a aldehndos, esteres y acidos. Un alcohol primario se hace reaccionar con oxfgeno, con un catalizador seleccionado entre rutenio, rodio, platino, paladio, renio y mezclas de los mismos, con la opcion de cocatalizador de amonio cuaternario C1 a C20, y dihidrodihidroxinaftaleno, dihidroxiantraceno o una mezcla de los mismos como un activador de oxfgeno.
En la patente de Estados Unidos n.° 4.220.803 se propone la deshidrogenacion catalttica de etanol para la preparacion de acetaldehndo y acido acetico usando un oxido de cobre soportado esencialmente libre de bario. La patente de Estados Unidos n.° 4.052.424 sugiere un catalizador de aleacion de plata-cadmio para su uso en la preparacion de esteres de alcanoato de alquilo, poniendo en contacto un alcanol primario en la fase de vapor con el catalizador a una temperatura de entre aproximadamente 250 °C y 600 °C.
En la patente de Estados Unidos n.° 4.440.946 se describe un procedimiento para producir un ester de carboxilato que comprende poner en contacto una mezcla de alcohol y aldehndo en la fase de vapor con una composicion coprecipitada que comprende plata-cadmio-zinc-zirconio que esta sustancialmente en forma de metal libre.
El uso de la reaccion de Tischenko para la produccion de esteres mixtos a partir de aldehndos se describe en la patente de Estados Unidos n.° 3.714.236.
La patente de Estados Unidos n.° 5.334.751 describe la produccion de acetato de etilo por reaccion de etanol y oxfgeno en presencia de un catalizador solido que contiene TiP2O7 cristalino y tiene la formula PdaMbTiPcOx, en la que M es Cd, Au, Zn, Tl, o un metal alcalino o metal alcalinoterreo, a es 0,0005-0,2, b es 0,3a, c es 0,5-2,5, x tiene un valor para satisfacer las valencias, y Ti y P del TiP2O7 cristalino representan parte del TiP2O7 cristalino.
El documento BR-A-91/04652 describe el tratamiento previo de un paladio sobre un catalizador portador de sflice para la produccion de acetato de etilo por oxidacion directa de etanol con aire.
La produccion de esteres a partir de alcoholes primarios por deshidrogenacion usando acido bromoso o una sal del mismo en medio acido se describe en el documento JP-A-59/025334.
En el documento SU-A-362814 se describe un procedimiento para la produccion de acetato de etilo por deshidrogenacion de etanol a una temperatura de 180 °C a 300 °C en presencia de un catalizador de cobre que contiene zinc como activador con una velocidad de alimentacion de etanol de 250 A 700 litros por litro de catalizador por hora.
La deshidrogenacion de etanol para formar acetato de etilo se describe en el documento GB-A-287846. Este propone el uso de un agente deshidrogenante, tal como un catalizador de cobre, una temperatura de 250 °C a 500 °C y una presion de mas de 10 atmosferas (1,013x106 Pa).
El contacto en la fase vapor del etanol a una temperatura superior a su temperatura cntica con un catalizador que comprende cobre y un oxido diffcilmente reducible, tal como oxido de zinc u oxido de manganeso, se propone en el documento GB-A-312345, sugiriendose el uso de una temperatura de 375 °C y una presion de 4000 psi (27,58 Mpa). El documento GB-A-470773 ensena un procedimiento para la conversion de etanol en acetato de etilo por la deshidrogenacion de etanol sobre un catalizador que consiste en un metal reducido, por ejemplo, cobre en tierra infusorial con un 10 % de oxido de uranio como promotor, mantenidos a una temperatura de 220 °C a 260 °C, eliminando por condensacion parte del producto gas-vapor rico en hidrogeno que resulta de la reaccion, y devolviendo el resto gaseoso rico en hidrogeno a la zona de catalizacion.
El documento EP-A-0151886 describe un procedimiento para la preparacion de esteres C2+ de acidos alquilcarboxflicos a partir de alcoholes primarios C2+ que comprende poner en contacto una mezcla vaporosa que contiene un alcanol C2+ primario e hidrogeno en una relacion molar alcanol:hidrogeno de 1:10 a aproximadamente 1000:1 a una presion parcial combinada de alcanol e hidrogeno de aproximadamente 0,1 bar (103 Pa) hasta aproximadamente 40 bar (4x106 Pa) y a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 180 °C a aproximadamente 300 °C en una zona de reaccion catalttica con un catalizador que consiste esencialmente en una mezcla reducida de oxido de cobre y oxido de zinc, y recuperar una mezcla del producto de reaccion que contiene un ester alqmlico C2+ primario de un acido alquilcarboxflico, conteniendo el ester el doble de atomos de carbono que el alcanol primario C2+.
En el documento EP-A-0201105 se describe un procedimiento de conversion de alcoholes primarios, tales como etanol, en sus correspondientes esteres de alcanoato que implica la regulacion de la relacion de alimentacion molar de gas a alcanol en la zona de reaccion de un catalizador que contiene cobre-cromita.
Un procedimiento de separacion de acetato de etilo de etanol y agua implica la destilacion extractiva con un agente extractivo que comprende polietilenglicol y dipropilenglicol, dietilenglicol o trietilenglicol, tal como se describe en la patente de Estados Unidos n.° 4.569.726 o con un agente extractivo que contiene dimetilsulfoxido, tal como se describe en la patente de Estados Unidos n.° 4.379.028.
La separacion de acetato de etilo de una composicion que comprende acetato de etilo, etanol y agua se describe en el documento JP-A-05/186392 alimentando la composicion a una columna de destilacion para obtener una mezcla cuasi azeotropica que comprende acetato de etilo, etanol y agua, condensando la misma, separando el condensado en una capa organica y una capa acuosa, devolviendo la capa organica a la columna y recuperando acetato de etilo como un producto de fondo de la columna.
El documento EP-A-0331021 describe el modo en que la carbonilacion de olefinas para producir esteres monocarboxilato provoca la formacion de aldehfdos y acetales como subproductos. Los esteres de monocarboxilato producidos de esta manera se someten a un procedimiento de purificacion en tres etapas que conlleva el tratamiento con un agente fuertemente acido, seguido de hidrogenacion y destilacion. El tratamiento inicial con un agente fuertemente acido esta destinado a convertir los acetales en eteres de vinilo y los aldehfdos y los acetales en aldoles. La siguiente etapa de hidrogenacion luego convierte estos compuestos en subproductos que se separan mas facilmente del ester monocarboxilato deseado.
El documento EP-A-0101910 contiene una descripcion similar con respecto a la carbonilacion de olefinas para dar esteres de monocarboxilato. Propone el tratamiento del ester monocarboxilato con hidrogeno a temperatura elevada en presencia de un intercambiador de iones acido o zeolita dopado con uno o mas metales del Grupo VIII de la Tabla Periodica, seguido de hidrogenacion. Se especifica que los acetales presentes como subproductos se convierten en eteres vimlicos que se convierten por hidrogenacion en esteres de bajo punto de ebullicion o los aldehfdos y los acetales se convierten en calderas altas mediante una reaccion de aldol. Las cetonas insaturadas se convierten en cetonas saturadas.
La patente de Estados Unidos n.° 4.435.595 describe el uso de destilacion reactiva para producir acetato de metilo de alta pureza, mediante la esterificacion de metanol y acido acetico. El procedimiento proporciona el uso de acido acetico y metanol que fluyen en contracorriente a traves de una unica columna de destilacion reactiva en presencia de un catalizador acido. El acido acetico, ademas de ser un reactivo, tambien actua como un agente de extraccion para el metanol no reaccionado y para el agua que se ha producido. Por este motivo, el acetato de metilo se separa continuamente del acido acetico y se elimina de la parte superior de la columna.
El documento US 6.809.217 describe un procedimiento para la produccion de acetato de etilo que comprende convertir una materia prima C2 que comprende etanol a acetato de etilo en una zona de produccion de acetato de etilo mediante un procedimiento seleccionado entre (1) deshidrogenacion y (2) reaccion con acetaldehfdo. El procedimiento incluye etapas de recuperacion, destilacion y tratamiento.
El documento US 5.194.675 describe un procedimiento para la preparacion de formiato de metilo. El formiato de metilo se prepara convirtiendo metanol sobre un catalizador que contiene cobre a temperatures elevadas y en fase gaseosa mediante un procedimiento en el que el catalizador utilizado contiene de 30 a 80 por ciento en peso de cobre, calculado como CuO, asf como de 20 a 70 por ciento en peso de un silicato de magnesio, calculado como MgO mas SiO2, que tiene una relacion molar de MgO/SiO2 de 0,3 a 1,5, y adicionalmente se puede dopar con los metales zinc, cromo y/o bario, cada uno en una cantidad de no mas del 1,5 por ciento en peso, calculado como ZnO, Cr2O3 y BaO.
Sumario de la invencion
Los procedimientos comerciales actuales para producir acetato de etilo presentan limitaciones en areas tales como la complejidad del sistema, la necesidad de costosas smtesis previas, las diffciles separaciones de los productos y/o el coste general. La presente invencion aborda estas limitaciones proporcionando un sistema de destilacion reactiva en el que el etanol es la alimentacion primaria o unica. En algunas realizaciones, la alimentacion de etanol se usa junto con una segunda alimentacion separada de hidrogeno.
Por lo tanto, la presente invencion proporciona un procedimiento (y un sistema correspondiente) para la produccion de acetato de etilo a partir de etanol, que incluye hacer reaccionar etanol sobre un catalizador de deshidrogenacion adecuado en una columna de destilacion reactiva, produciendo asf acetato de etilo e hidrogeno. Preferiblemente, se usa una unica columna de destilacion reactiva. El gas hidrogeno se elimina (preferiblemente de manera continua) de la parte superior de la columna de destilacion reactiva como producto superior. El acetato de etilo se elimina (preferiblemente de manera continua) de la parte inferior de la columna como producto lfquido de fondo.
De manera opcional pero ventajosa, los subproductos contaminantes presentes despues de la reaccion del etanol sobre el catalizador de deshidrogenacion pueden hacerse reaccionar sobre un catalizador de hidrogenacion adecuado en la parte inferior de la columna o en un reactor de hidrogenacion separado. La hidrogenacion puede convertir subproductos diffciles de separar en especies que son mas faciles de separar del acetato de etilo. En consecuencia, el procedimiento tambien puede incluir la purificacion del acetato de etilo mediante la destilacion de los subproductos hidrogenados resultantes.
Por lo tanto, tal como se ha indicado anteriormente, un primer aspecto de la invencion se refiere a un procedimiento de destilacion reactiva que produce acetato de etilo de alta pureza a partir de etanol, donde el procedimiento involucra la deshidrogenacion de etanol sobre un catalizador de deshidrogenacion en una columna de destilacion reactiva. El acetato de etilo se elimina durante el procedimiento de destilacion como un producto lfquido de fondo y el hidrogeno se elimina durante el procedimiento de destilacion como un producto superior gaseoso.
En ciertas realizaciones, el procedimiento tambien incluye hidrogenar contaminantes o subproductos de la reaccion en el producto lfquido de fondo o en el fluido reaccionado una vez que ha pasado sobre el catalizador de deshidrogenacion y separar los contaminantes hidrogenados o subproductos del acetato de etilo.
Algunas implementaciones del procedimiento utilizan una alimentacion unica de etanol; la columna de destilacion reactiva contiene una zona generalmente central del catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion unica de etanol se distribuye dentro de la columna por encima o cerca de la parte superior de la zona de catalizador; la columna de destilacion reactiva contiene una zona generalmente central de catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion unica de etanol se suministra a la columna debajo o cerca del fondo de la zona de catalizador.
En realizaciones particulares, el procedimiento tambien incluye pasar un fluido de reaccion, despues de que haya pasado sobre el catalizador de deshidrogenacion, a traves de un reactor de hidrogenacion que incluye un catalizador de hidrogenacion, por ejemplo, tal que el n-butiraldetudo y/o butan-2-ona que, si estan presentes, se hidrogenan; el catalizador de hidrogenacion puede incluir, por ejemplo, metales y/u oxidos de rnquel, paladio, platino, rutenio, hierro, molibdeno y/o mezclas de los mismos como material catalizador, por ejemplo, sobre un material de soporte tal como carbono, alumina, sflice, cromia y/o titania; el producto de fondo se separa en una columna de separacion que recibe el producto del reactor de hidrogenacion, separando, por ejemplo, n-butanol y 2-butanol del acetato de etilo.
Algunas implementaciones del procedimiento utilizan alimentaciones dobles de etanol e hidrogeno alimentados a la columna de destilacion reactiva, donde la alimentacion de etanol esta por encima de la alimentacion de hidrogeno. En muchos casos, la columna de destilacion reactiva incluye una zona de catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion de etanol esta por encima o cerca de la parte superior de esa zona de catalizador de deshidrogenacion (o, de manera alternativa, dentro de la zona de catalizador de deshidrogenacion, por ejemplo, dentro de los 3/4, 2/3, 1/2, 1/3 o 1/4 superiores de la zona de catalizador de deshidrogenacion) y la alimentacion de hidrogeno esta por debajo o cerca del fondo de la zona de catalizador de deshidrogenacion. De manera ventajosa, la columna de destilacion reactiva tambien puede incluir una zona de catalizador de hidrogenacion por debajo de la zona de catalizador de deshidrogenacion; por lo general, la alimentacion de hidrogeno esta por debajo o cerca del fondo de esa zona de catalizador de hidrogenacion.
Para muchas realizaciones en las que se usan alimentaciones dobles de etanol e hidrogeno, la relacion molar de etanol:hidrogeno para las alimentaciones dobles es de 1:10 a 1000:1, por ejemplo, de 1:10 a 1:1, 1:1 a 5:1, 1:1 a
10:1, 5:1 a 25:1, 5:1 a 50:1, 10:1 a 50:1, 10:1 a 100:1, 50:1 a 200:1, 50:1 a 400:1, 100:1 a 500:1, 100:1 a 1000:1,
200:1 a 1000:1, o 500:1 a 1000:1.
Para cualquiera de las configuraciones de columna usadas en la presente invencion, en ciertas realizaciones, la destilacion reactiva se realiza a una presion de 1 bar a 50 bar, por ejemplo, de 1 a 5, de 5 a 10, de 7 a 12, de 13 15, de 13 a 20, de 15 a 20, de 15 a 30, de 20 a 30, de 20 a 50, de 30 a 40, de 30 a 50, o de 40 a 50 bar; la destilacion reactiva se realiza a una presion donde el azeotropo etanol-acetato de etilo no esta presente; el numero de etapas o el numero de equivalentes de altura de una placa teorica (HETP) es de 2 a 100, por ejemplo, de 2 a 10, de 10 a 20, de 10 a 50, de 20 a 30, de 20 a 70, de 30 a 40, 30 a 50, de 30 a 100, de 50 a 70, de 50 a 100 o de 70 a
100; el acetato de etilo de alta pureza contiene al menos 95, 96, 97, 98, 99 o 99,5 % de acetato de etilo en peso.
En el presente procedimiento, se pueden usar varios catalizadores diferentes para la deshidrogenacion, por ejemplo, cuando el catalizador de deshidrogenacion incluye un material catalizador tal como metales y/u oxidos de cobre, rutenio, rodio, platino, paladio, renio, plata, cadmio, zinc, oro, talio, manganeso, aluminio, cromo, mquel, hierro, molibdeno y/o mezclas de los mismos, en la mayona de los casos sobre un soporte tal como carbono, alumina, sflice, cromia y/o titania. Dichos catalizadores son utiles para los procedimientos de alimentacion unica o doble especificados en las realizaciones anteriores.
Un aspecto relacionado de la invencion se refiere a un sistema de destilacion reactiva, por ejemplo, como se indica en el aspecto anterior. Por lo tanto, la invencion tambien proporciona un sistema de destilacion reactiva para producir acetato de etilo de alta pureza a partir de etanol. El sistema incluye una columna de destilacion reactiva que incluye un catalizador de deshidrogenacion (normalmente ubicado generalmente en el centro o en un nivel intermedio en la columna), una alimentacion de etanol que alimenta etanol en la columna de manera tal que pasa sobre el catalizador de deshidrogenacion, un paso de eliminacion de hidrogeno gaseoso como producto superior y un paso de eliminacion de acetato de etilo lfquido como producto de fondo.
En ciertas realizaciones ventajosas, el sistema tambien incluye un catalizador de hidrogenacion posicionado para entrar en contacto con el producto lfquido despues del paso sobre el catalizador de deshidrogenacion, generalmente con una alimentacion de hidrogeno situada antes o en el catalizador de hidrogenacion.
En algunas realizaciones, la alimentacion de productos qmmicos a la columna de destilacion reactiva es una unica alimentacion de etanol; la columna de destilacion reactiva contiene una zona generalmente central del catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion unica de etanol se distribuye dentro de la columna por encima o cerca de la parte superior de esa zona de catalizador; la columna de destilacion reactiva contiene una zona generalmente central del catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion unica de etanol se distribuye dentro de la columna debajo o cerca del fondo de esa zona de catalizador.
En ciertas realizaciones, el sistema tambien incluye un catalizador de hidrogenacion que hidrogena los contaminantes o subproductos de la reaccion en el producto lfquido de fondo o en el fluido reaccionado una vez que ha pasado sobre el catalizador de deshidrogenacion y separa los contaminantes o subproductos hidrogenados del acetato de etilo. El catalizador de hidrogenacion puede estar en la misma columna que el catalizador de deshidrogenacion o en un reactor de hidrogenacion separado.
Algunas realizaciones del sistema incorporan una alimentacion unica de etanol dentro de la columna de destilacion reactiva; la columna de destilacion reactiva contiene una zona de catalizador de deshidrogenacion (a menudo generalmente central) y la alimentacion unica de etanol se distribuye dentro de la columna por encima o cerca de la parte superior de la zona de catalizador; la columna de destilacion reactiva contiene una zona generalmente central del catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion unica de etanol se distribuye dentro de la columna debajo o cerca del fondo de la zona de catalizador.
En otras realizaciones, el sistema tambien incluye un catalizador de hidrogenacion, por ejemplo, en un reactor de hidrogenacion, sobre el cual se pasa un fluido de reaccion (junto con hidrogeno) despues de que haya pasado sobre el catalizador de deshidrogenacion; el fluido de reaccion, el hidrogeno y el catalizador de hidrogenacion estan configurados de tal manera que el n-butiraldehfdo y/o el butan-2-ona, si estan presentes, se hidrogenan, muy preferiblemente sin hidrogenar significativamente el acetato de etilo en el fluido de reaccion; el catalizador de hidrogenacion incluye metales y/u oxidos de mquel, paladio, platino, rutenio, hierro, molibdeno y/o mezclas de los mismos como material catalizador, por ejemplo, sobre un material de soporte tal como carbono, alumina, sflice, cromia y/o titania; el producto de fondo se separa en una columna de separacion que recibe el producto del reactor de hidrogenacion, separando, por ejemplo, n-butanol y 2-butanol del acetato de etilo.
Algunos de los sistemas actuales incorporan alimentaciones dobles de etanol e hidrogeno alimentadas a la columna de destilacion reactiva, donde la alimentacion de etanol esta por encima de la alimentacion de hidrogeno. Por lo tanto, en muchos casos, la columna de destilacion reactiva incluye una zona de catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion de etanol esta por encima o cerca de la parte superior de esa zona de catalizador de deshidrogenacion
(o, de manera alternativa, dentro de la zona de catalizador de deshidrogenacion, por ejemplo, dentro de los 3/4, 2/3, 1/2, 1/3, o 1/4 superiores de la zona de catalizador de deshidrogenacion) y la alimentacion de hidrogeno esta por debajo o dentro de la zona de catalizador de deshidrogenacion pero por debajo de la alimentacion de etanol, por ejemplo, cerca del fondo de la zona de catalizador de deshidrogenacion. De manera ventajosa, la columna de destilacion reactiva tambien puede incluir una zona de catalizador de hidrogenacion por debajo de la zona de catalizador de deshidrogenacion; por lo general, la alimentacion de hidrogeno esta debajo o dentro de esa zona de catalizador de hidrogenacion, por ejemplo, cerca del fondo de la zona de catalizador de hidrogenacion.
Para muchas realizaciones en las que se usan alimentaciones dobles de etanol e hidrogeno, la relacion molar de etanol:hidrogeno para las alimentaciones dobles es de 1:10 a 1000:1, por ejemplo, de 1:10 a 1:1, 1:1 a 5:1, 1:1 a 10:1, 5:1 a 25:1, 5:1 a 50:1, 10:1 a 50:1, 10:1 a 100:1, 50:1 a 200:1, 50:1 a 400:1, 100:1 a 500:1, 100:1 a 1000:1, 200:1 a 1000:1, o 500:1 a 1000:1.
Para cualquiera de las configuraciones de columna usadas en la presente invencion, en ciertas realizaciones, la destilacion reactiva se realiza a una presion de 1 bar a 50 bar, por ejemplo, de 1 a 5, de 5 a 10, de 7 a 12, de 13 a 15, de 13 a 20, de 15 a 20, de 15 a 30, de 20 a 30, de 20 a 50, de 30 a 40, de 30 a 50 o de 40 a 50 bar; los valores de presion en el presente documento a continuacion tambien se dan en atmosferas (atm), 1 atm corresponde a 101325 Pa; la destilacion reactiva se realiza a una presion donde el etanol-acetato de etilo no estan presentes; el numero de etapas o el numero de equivalentes de altura de una placa teorica (HETP) es de 2 a 100, por ejemplo, de 2 a 10, de 10 a 20, de 10 a 50, de 20 a 30, de 20 a 70, de 30 a 40, de 30 a 50, de 30 a 100, de 50 a 70, de 50 a 100 o de 70 a 100; el acetato de etilo de alta pureza contiene al menos 95, 96, 97, 98, 99 o 99,5 % de acetato de etilo en peso.
En el presente sistema, se pueden usar varios catalizadores diferentes para la deshidrogenacion, por ejemplo, cuando el catalizador de deshidrogenacion incluye un material catalizador tal como metales y/u oxidos de cobre, rutenio, rodio, platino, paladio, renio, plata, cadmio, zinc, oro, talio, manganeso, aluminio, cromo, mquel, hierro, molibdeno y/o mezclas de los mismos, en la mayona de los casos sobre un soporte tal como carbono, alumina, sflice, cromia y/o titania. Dichos catalizadores son utiles para los procedimientos de alimentacion unica o doble especificados en las realizaciones anteriores.
En algunas realizaciones del procedimiento, los reactores laterales, normalmente los reactores laterales externos, se pueden usar con la columna de destilacion reactiva, por ejemplo, para aumentar el tiempo de residencia para la reaccion. La alimentacion a los reactores laterales es ftquida para el flujo descendente y es vapor para el flujo ascendente. Se pueden usar uno o mas reactores laterales.
El termino “columna de destilacion reactiva” se usa convencionalmente para referirse a una columna de destilacion en la que se realiza tanto la reaccion como la separacion. En este caso, la reaccion primaria y deseada es la conversion de dos moleculas de etanol en una molecula de acetato de etilo con la liberacion de dos moleculas de hidrogeno.
La referencia a una "alimentacion unica" a una columna de destilacion reactiva significa que la columna tiene solo una corriente de alimentacion qmmica que suministra los reactivos previstos a la columna. No obstante, tal columna de destilacion de alimentacion unica puede tener corrientes de alimentacion de reciclaje en las que una parte del ftquido reactivo se extrae de la columna y se devuelve a la columna en un punto diferente o se devuelve un destilado parcial a la columna en un punto diferente, por ejemplo, para lograr una mejor separacion y/o una reaccion mas completa. Una "alimentacion de etanol unica” se refiere, por tanto, a una corriente de alimentacion unica, en la que el etanol es el unico o al menos el constituyente primario.
En contraste, el termino “alimentacion doble”, en el contexto de una columna de destilacion, se refiere a dos corrientes de alimentacion qmmica separadas. Por ejemplo, en algunas de las presentes realizaciones, las alimentaciones dobles son una alimentacion de etanol y una alimentacion de hidrogeno separada.
Realizaciones adicionales seran evidentes a partir de la descripcion detallada y de las reivindicaciones.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 muestra mapas de residuos reactivos para la conversion de etanol a acetato de etilo a presiones de 1 y 5 atmosferas (atm).
La Figura 2 muestra mapas de residuos reactivos para la conversion de etanol en acetato de etilo a presiones de 10 y 20 atm.
La Figura 3 muestra un esquema simplificado de un sistema de destilacion reactiva para la conversion catalftica de etanol en acetato de etilo utilizando una unica alimentacion de etanol y un unico catalizador.
La Figura 4 muestra un esquema simplificado de un sistema de destilacion reactiva para la conversion catalftica de etanol en acetato de etilo utilizando una unica alimentacion de etanol y un unico catalizador, pero con un reactor de hidrogenacion para el producto de fondo de la columna de destilacion reactiva.
La Figura 5 muestra un esquema simplificado de un sistema de destilacion reactiva para la conversion catalftica de etanol en acetato de etilo utilizando alimentaciones dobles de etanol (parte superior) e hidrogeno (fondo) con un unico catalizador.
La Figura 6 muestra un esquema simplificado de un sistema de destilacion reactiva para la conversion catalftica de etanol en acetato de etilo utilizando alimentaciones dobles de etanol (parte superior) e hidrogeno (fondo) con un catalizador de deshidrogenacion superior y un catalizador de hidrogenacion inferior.
La Figura 7 muestra un esquema simplificado de las columnas de destilacion reactiva del reactor lateral utilizando alimentaciones dobles de etanol (parte superior) e hidrogeno (fondo) con un unico catalizador (a) con alimentacion de flujo ascendente al reactor lateral (b) con alimentacion de flujo descendente al reactor lateral. La Figura 8 muestra un esquema simplificado de las columnas de destilacion reactiva del reactor lateral utilizando alimentaciones dobles de etanol (parte superior) e hidrogeno (fondo) con un catalizador de deshidrogenacion superior y un catalizador de hidrogenacion inferior (a) con alimentacion de flujo ascendente al reactor lateral (b) con alimentacion de flujo descendente al reactor lateral.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
La presente invencion se refiere a un procedimiento de destilacion reactiva para producir acetato de etilo de alta pureza a partir de etanol. Este procedimiento es altamente beneficioso en la medida en que proporciona un procedimiento comercial mejorado para la conversion de etanol en acetato de etilo, un producto mas valioso. Este procedimiento comercial mejorado es particularmente deseable y ventajoso cuando existe un exceso de capacidad para el etanol. Ademas, este procedimiento evita la necesidad de una instalacion separada de acetaldetudo o acido acetico para proporcionar precursores para el procedimiento de produccion de acetato de etilo. Estas ventajas se proporcionan en un procedimiento que tambien puede resultar menos costoso que los del estado de la tecnica para la produccion de acetato de etilo a partir de etanol.
Adicionalmente, la invencion puede proporcionar una via para el acetato de etilo por deshidrogenacion de etanol que es capaz de producir acetato de etilo de alta pureza a partir de corrientes de alimentacion de etanol que contienen cantidades significativas de impurezas. Un problema particular en la produccion de acetato de etilo por deshidrogenacion de etanol es que la mezcla del producto de reaccion es comunmente una mezcla compleja que incluye esteres, alcoholes, aldetudos y cetonas. Desde el punto de vista de la separacion por destilacion, la mezcla se complica aun mas debido a la presencia de azeotropos. Las mezclas de productos de reaccion comunmente contienen componentes con puntos de ebullicion proximos al acetato de etilo (tal como el n-butiraldetudo y el butan-2-ona), incluidos los componentes que pueden formar azeotropos con acetato de etilo y/u otros componentes de la mezcla. Este es un problema particular cuando se desea acetato de etilo de alta pureza.
En el procesamiento qrnmico convencional, la reaccion qrnmica y la purificacion de los productos deseados mediante destilacion se llevan a cabo de forma secuencial. En muchos casos, el rendimiento de este procedimiento qrnmico clasico puede mejorarse significativamente mediante la integracion de la reaccion y la destilacion en una sola unidad de procedimiento multifuncional. Este concepto de integracion se llama "destilacion reactiva". Como ventajas de esta integracion, se pueden superar las limitaciones del equilibrio qrnmico, se pueden lograr selectividades mas altas, el calor de reaccion se puede usar in situ para la destilacion, se pueden evitar los solventes auxiliares y se pueden separar las mezclas azeotropicas o con puntos de ebullicion proximos mas facilmente. El aumento de la eficiencia del procedimiento y la reduccion de los costes generales de capital son los resultados directos de este enfoque.
Por lo tanto, tal como se ha indicado anteriormente, la presente invencion proporciona un nuevo procedimiento para la produccion de acetato de etilo a partir de etanol a un coste relativamente bajo, junto con una instalacion o un sistema de destilacion con una complejidad significativamente reducida usando destilacion reactiva. La invencion proporciona, ademas, un procedimiento mejorado para la produccion de acetato de etilo de alta pureza a partir de etanol, o de una materia prima que comprende una proporcion mayor de etanol y una proporcion menor de impurezas, tales como isopropanol e isobutanol. Si bien no suelen estar presentes en las corrientes de alimentacion de etanol, deben evitarse o eliminarse las impurezas que podnan envenenar el catalizador particular utilizado. Por ejemplo, los compuestos heterodclicos de azufre o nitrogeno pueden actuar frecuentemente como venenos del catalizador y, si estan presentes, deben eliminarse antes de introducir la corriente de alimentacion de etanol en la columna de destilacion reactiva.
El acetato de etilo se puede producir a partir de etanol de acuerdo con las siguientes reacciones:
C2H5OH ^ ^ CH3CHO H2
2CH3CHO ^ ^ CH3COOC2H5
En el presente procedimiento, el etanol reacciona en una unica columna de destilacion reactiva continua que proporciona un tiempo de residencia suficiente para lograr una alta conversion de etanol. La Tabla 1 muestra el efecto de la presion sobre el punto de ebullicion de los componentes puros y el azeotropo en la mezcla. El azeotropo entre etanol y acetato de etilo desaparece por encima de una presion de 13 atm.
Tabla 1: Punto de ebullicion de los com onentes de la reaccion.
Figure imgf000008_0001
Se pueden usar mapas de la curva de residuos para indicar composiciones de productos factibles para columnas de destilacion. En presencia de reaccion junto con la separacion, se pueden usar mapas de curvas de residuos reactivos para determinar los productos factibles de una columna de destilacion reactiva. En la Figura 1 se muestran mapas de la curva de residuos reactivos a una presion de 1 atm y 5 atm, respectivamente. Los nodos estables en el diagrama son etanol y acetato de etilo, y, por lo tanto, es posible disenar una columna de destilacion reactiva donde se puede obtener etanol o acetato de etilo como producto del fondo. El hidrogeno es un nodo inestable en el diagrama y se puede obtener como el destilado. El acetaldetudo y el azeotropo etanol/acetato de etilo son puntos de silla en el diagrama.
En la Figura 2 se muestran mapas de la curva de residuos reactivos a presiones de 10 atm y 20 atm, respectivamente. El mapa de la curva de residuos reactivos para cualquier presion por encima de 20 atm es esencialmente identico al mapa de la curva de residuos reactivos a 20 atm.
En vista de los mapas de residuos reactivos analizados anteriormente, se ha disenado un conjunto de sistemas de destilacion reactiva efectivos para producir acetato de etilo de alta pureza a partir de etanol. La columna de destilacion reactiva puede tener ubicaciones de alimentacion unicas o multiples.
Configuraciones de la columna de destilacion reactiva
Tal como se ha indicado anteriormente, la columna de destilacion reactiva esta configurada para la deshidrogenacion de etanol con la formacion de acetato de etilo. La reaccion se realiza pasando la corriente de alimentacion de etanol sobre un catalizador de deshidrogenacion en condiciones en las que se forma acetato de etilo y el hidrogeno y el acetato de etilo se retiran como productos de la parte superior y del fondo, respectivamente. Dicho producto conduce la termodinamica del procedimiento hacia los productos deseados. Como ejemplo de una columna de destilacion reactiva util, una columna de destilacion reactiva con una unica alimentacion de etanol, tal como se muestra esquematicamente en la Figura 3, puede producir hidrogeno como destilado y acetato de etilo como producto de fondo. La columna 10 contiene una zona de catalizador generalmente central 12, y normalmente incluira una etapa superior o una seccion de rectificacion no reactiva 13 y una seccion de estado inferior o de extraccion no reactiva 15. La alimentacion de etanol 14 se alimenta comunmente a la parte media de la columna de destilacion reactiva. El destilado eliminado en la parte superior de la columna se pasa a traves de un condensador parcial 16, y el hidrogeno se separa de los componentes de menor punto de ebullicion en el tanque de reflujo 18. Los componentes de menor punto de ebullicion condensados (es decir, el reflujo) pueden volver a la columna para una reaccion adicional y/o separacion. El producto de fondo se puede pasar a traves del recalentador 20, donde una parte del producto de fondo se evapora y se agrega de nuevo a la parte inferior de la columna. El reflujo de la columan y las relaciones de recalentamiento se mantienen de modo que se obtiene acetato de etilo esencialmente puro como producto de fondo. El acetato de etilo y el hidrogeno se producen debido a la reaccion sobre el catalizador de deshidrogenacion. Tambien se puede producir acetaldetudo durante la reaccion si la conversion de acetaldetudo en acetato de etilo es incompleta.
Ejemplos de catalizadores utiles para la reaccion pueden incluir metales y/u oxidos de cobre, rutenio, rodio, platino, paladio, renio, plata, cadmio, zinc, oro, talio, manganeso, aluminio, cromo, mquel, hierro, molibdeno, y mezclas de los mismos. En muchos casos, el material del catalizador sera soportado, por ejemplo, sobre carbono, alumina, sflice, cromia o titania.
Durante el funcionamiento, los reactivos y los productos fluyen a traves del reactor/columna reaccionando y destilandose a lo largo de la longitud del reactor/columna. La eliminacion del producto de hidrogeno, mediante destilacion, preferentemente a los otros componentes a lo largo de la columna de destilacion reactiva aumenta el grado de reaccion. Ademas, la concentracion de hidrogeno aumenta desde la parte media de la columna hacia la parte superior de la columna. A presiones de aproximadamente 13 bar o inferiores, a medida que se forma acetato de etilo a partir de los reactivos, se produce azeotropo entre acetato de etilo y etanol. El producto de vapor que sale de la parte superior de la columna de destilacion reactiva puede contener etanol y acetaldehfdo ademas de hidrogeno.
Un condensador parcial 16 permite que el hidrogeno se elimine como un destilado, mientras que el acetaldetudo y el etanol se reciclan de nuevo a la parte superior de la columna de destilacion reactiva. Tal como se ha observado, el azeotropo de acetato de etilo y etanol desaparece por encima de una presion de 13 atm, lo que mejora el funcionamiento de la columna de destilacion reactiva. La columna puede funcionar entre una presion de aproximadamente 1 atm y aproximadamente 50 atm. El perfil de temperatura en la columna es dictado por el punto de ebullicion de la mezcla a lo largo de la altura de la columna. Se puede lograr una alta conversion de etanol en productos mediante el flujo a contracorriente de reactivos y productos, ademas de superar el equilibrio de la reaccion mediante la eliminacion de los productos.
En la reaccion pueden producirse aldetudos y cetonas tales como n-butiraldehfdo y butan-2-ona. Estos subproductos hierven a temperaturas proximas al punto de ebullicion del acetato de etilo y pueden ser diffciles de separar del acetato de etilo. La Figura 4 muestra un esquema de procedimiento donde el producto de fondo de la columna de destilacion reactiva ilustrada en la Figura 3 se envfa a un reactor de hidrogenacion 24 que contiene un catalizador de hidrogenacion 26 con una coalimentacion de hidrogeno 28. Un catalizador adecuado puede comprender metales y/u oxidos de mquel, paladio, platino, rutenio, hierro, molibdeno, soportados sobre carbono, alumina, sflice, cromia o titania. Las impurezas de n-butiraldetudo y butan-2-ona se hidrogenan y luego se pueden separar utilizando una columna de destilacion. La salida del reactor de hidrogenacion se puede enfriar en el condensador 30 antes de entrar en la columna de destilacion 32. Se puede obtener acetato de etilo 36 con una pureza superior al 99 % en peso como producto de fondo de la columna de destilacion. El hidrogeno no convertido y los subproductos hidrogenados se eliminan como un destilado 34, por ejemplo, para usarse como combustible. Esta columna de destilacion funciona entre una presion de 1 atm y 50 atm.
En otra realizacion de la invencion, la columna de destilacion reactiva tiene dos alimentaciones. El etanol se alimenta a la parte superior de la columna (alimentacion superior). El hidrogeno se alimenta a la parte inferior de la columna (alimentacion inferior). En la Figura 5 se muestra un esquema para la columna de destilacion reactiva de doble alimentacion. Este sistema incluye la columna 40 que contiene el catalizador 42 en la zona de catalizador 44, y comunmente incluira una etapa superior o una seccion de rectificacion no reactiva 50 y una seccion de estado inferior o seccion de extraccion no reactiva 52. En el sistema ilustrado, la alimentacion de etanol 46 se distribuye en o cerca de la parte superior de la zona de catalizador 44, y la alimentacion de hidrogeno 48 se distribuye en o cerca del fondo de la zona de catalizador 44. Debe reconocerse que las columnas se pueden disenar con la localizacion de alimentacion de etanol en otras ubicaciones, por ejemplo, dentro de la zona de catalizador, pero por encima de la alimentacion de hidrogeno, tal como desde la mitad aproximada de la zona de catalizador hasta la parte superior de la columna. De manera similar, tambien pueden disenarse columnas con la alimentacion de hidrogeno en otras ubicaciones, por ejemplo, con la alimentacion de hidrogeno desde la mitad aproximada de la zona de catalizador hasta el fondo de la columna o incluso mas arriba dentro de la zona de catalizador, pero por debajo de la alimentacion de etanol. Muy preferiblemente, las alimentaciones de etanol e hidrogeno se separan suficientemente para permitir que la hidrogenacion del subproducto se complete sustancialmente antes de que el hidrogeno de la alimentacion alcance concentraciones sustanciales de etanol que se esta deshidrogenando. El etanol reacciona sobre el catalizador produciendo acetato de etilo e hidrogeno. Ejemplos de catalizadores pueden incluir metales y/u oxidos de cobre, rutenio, rodio, platino, paladio, renio, plata, cadmio, zinc, oro, talio, manganeso, aluminio, cromo, mquel, hierro, molibdeno y mezclas de los mismos, por ejemplo, sobre carbono, alumina, sflice, cromia o titania. Debido a las diferencias de punto de ebullicion, el hidrogeno se mueve hacia la parte superior de la columna y el acetato de etilo se mueve hacia el fondo de la columna. El acetaldetudo puede producirse durante la reaccion y moverse de modo ascendente en la columna, y puede condensarse en un condensador parcial 54, pasar a traves del tanque de reflujo 56 y reciclarse nuevamente a la zona de reaccion. Una parte del arrastre inferior se extrae como corriente de producto de acetato de etilo 58, mientras que la parte restante se pasa a traves del recalentador 60 para ser reciclada a la columna. El producto de hidrogeno 59 se extrae como destilado del tanque de reflujo 56. La corriente que pasa por el recalentador proporciona el efecto de evaporacion necesario para hacer funcionar la columna.
Los subproductos tales como n-butiraldehudo y butan-2-ona producidos en la reaccion entran en ebullicion cerca del acetato de etilo. La alimentacion inferior de hidrogeno es util en la hidrogenacion de los subproductos para producir componentes que pueden separarse facilmente del acetato de etilo. La relacion de la alimentacion de hidrogeno a la alimentacion de etanol se puede ajustar de manera beneficiosa para minimizar la cantidad de subproductos con puntos de ebullicion proximos, sin reducir excesivamente el acetato de etilo al etanol. El producto de hidrogeno de la reaccion sale de la parte superior de la columna. La columna funciona entre una presion de aproximadamente 1 atm y aproximadamente 50 atm.
Tal como se ilustra esquematicamente en la Figura 6, la columna de destilacion reactiva 70 tiene dos alimentaciones y utiliza dos zonas de catalizador distintas, identificadas como una zona superior 72 que contiene Catalizador A 74 y una zona inferior de catalizador 76 que contiene Catalizador B 78. La alimentacion de etanol 80 se alimenta a la parte superior de la columna (alimentacion superior). La alimentacion de hidrogeno 82 se alimenta a la parte inferior de la columna (alimentacion inferior). El etanol reacciona sobre el catalizador superior (Catalizador A) produciendo acetato de etilo e hidrogeno. Ejemplos de catalizadores pueden incluir metales y/u oxidos de cobre, rutenio, rodio, platino, paladio, renio, plata, cadmio, zinc, oro, talio, manganeso, aluminio, cromo, mquel, hierro, molibdeno y mezclas de los mismos, soportados, por ejemplo, sobre carbono, alumina, sflice, cromia o titania. Al igual que con los disenos esquematicos anteriores que se muestran, la columna normalmente incluira una seccion de rectificacion no reactiva 71 y una seccion de estado inferior o seccion de extraccion no reactiva 79.
Debido a las diferencias de punto de ebullicion, el hidrogeno se mueve hacia la parte superior de la columna y el acetato de etilo se mueve hacia el fondo de la columna. El acetaldelmdo puede producirse durante la reaccion y moverse de modo ascendente en la columna, y puede condensarse en el condensador 84 y reciclarse a la zona de reaccion a traves del tanque de reflujo 86. Subproductos como el n-butiraldelmdo y el butan-2-ona producidos en la reaccion, entran en ebullicion cerca de acetato de etilo. La alimentacion de hidrogeno inferior es util en la hidrogenacion de los subproductos sobre el catalizador inferior (Catalizador B) para producir componentes que pueden separarse facilmente del acetato de etilo. Ejemplos de catalizadores de hidrogenacion (Catalizador B) pueden comprender metales y/u oxidos de mquel, paladio, platino, rutenio, hierro, molibdeno y/o mezclas de los mismos soportados, por ejemplo, sobre carbono, alumina, sflice, cromia o titania. El producto de hidrogeno de la reaccion sale de la parte superior de la columna. Puede ser necesaria una purificacion posterior del acetato de etilo para eliminar los subproductos hidrogenados del acetato de etilo, por ejemplo, usando una columna de destilacion como la que se muestra en la Figura 4 como columna de destilacion 32. La columna funciona entre una presion de aproximadamente 1 atm y aproximadamente 50 atm.
En los sistemas de alimentacion doble descritos anteriormente, la alimentacion de hidrogeno debe estar a un nivel suficientemente bajo que no afecte significativamente de manera adversa a la deshidrogenacion de etanol en la zona superior, mientras que sea eficaz para hidrogenar los subproductos indeseables con puntos de ebullicion proximos. Las velocidades de alimentacion de hidrogeno se pueden ajustar empmcamente para optimizar este equilibrio. Comunmente, la relacion de la mezcla de producto:hidrogeno estara en un intervalo de relacion molar de aproximadamente 500:1 a 1:1, mas comunmente de aproximadamente 500:1 a 10:1 o 500:1 a 100:1.
Los reactores laterales conectados a una columna de destilacion reactiva aumentan la retencion del catalizador para mejorar la conversion del reactivo. En el concepto de reactor lateral, la alimentacion del reactor se retira de la columna de destilacion y el efluente del reactor se devuelve a la misma columna. La cantidad adecuada de catalizador se dispone mas facilmente en un sistema de reactor lateral donde se pueden usar los tipos de reactor tradicionales y las estructuras de catalizador. Ademas, las condiciones de reaccion dentro del reactor lateral, tales como la temperatura, pueden ajustarse independientemente de las que prevalecen en la columna de destilacion mediante un intercambio de calor apropiado.
Los esquemas para una columna de destilacion reactiva de reactor lateral con un solo catalizador se muestran en la Figura 7. Sin embargo, se muestra un solo reactor lateral, mientras que se pueden usar multiples reactores laterales a lo largo de la columna de destilacion reactiva. La Figura 7 (a) muestra una configuracion en la que la alimentacion 93 al reactor lateral es en direccion ascendente y en fase de vapor. La salida del reactor lateral 94 es la corriente 95 que se envfa de nuevo a la columna de destilacion en cualquier ubicacion en la columna sobre la ubicacion de la alimentacion 93. La Figura 7 (b) muestra una configuracion en la que la alimentacion 96 al reactor lateral es en direccion descendente y en fase liquida. La salida del reactor lateral 97 es la corriente 98 que se envfa de nuevo a la columna de destilacion en cualquier ubicacion en la columna debajo de la ubicacion de la alimentacion 96. Cada uno de los reactores laterales 94 y 97 contiene un catalizador para la conversion de etanol en acetato de etilo. Ejemplos de catalizadores pueden incluir metales y/u oxidos de cobre, rutenio, rodio, platino, paladio, renio, plata, cadmio, zinc, oro, talio, manganeso, aluminio, cromo, mquel, hierro, molibdeno y mezclas de los mismos, soportados, por ejemplo, sobre carbono, alumina, sflice, cromia o titania.
En la Figura 8 se muestran los esquemas para una destilacion reactiva de reactor lateral con dos alimentaciones y utilizando dos zonas de catalizador distintas. Se muestra un unico reactor lateral para cada zona de catalizador en la columna de destilacion reactiva, sin embargo, se pueden usar multiples reactores laterales a lo largo de la columna de destilacion reactiva para cada zona de catalizador. La Figura 8 (a) muestra una configuracion en la que la alimentacion de la zona superior 99 al reactor lateral 100 es en direccion ascendente y en fase de vapor. La alimentacion de la zona inferior 102 a otro lado del reactor 103 tambien es en direccion ascendente y en fase de vapor. La salida del reactor lateral 100 es la corriente 101 que se envfa de nuevo a la columna de destilacion en cualquier ubicacion en la columna sobre la ubicacion de la alimentacion 99. La salida del reactor lateral 103 es la corriente 104 que se envfa de nuevo a la columna de destilacion en cualquier ubicacion en la columna sobre la ubicacion de la alimentacion 102. La Figura 8 (b) muestra una configuracion donde la alimentacion de la zona superior 105 al reactor lateral 106 es en direccion descendente y en fase lfquida. La alimentacion de la zona inferior 108 a otro lado del reactor 109 tambien es en direccion descendente y en fase lfquida. La salida del reactor lateral 106 es la corriente 107 que se envfa de vuelta a la columna de destilacion en cualquier ubicacion en la columna debajo de la ubicacion de la alimentacion 105. La salida del reactor lateral 109 es la corriente 110 que se envfa de nuevo a la columna de destilacion en cualquier ubicacion en la columna debajo de la ubicacion de la alimentacion 108. Ejemplos de catalizadores para los reactores laterales 100 y 106 pueden incluir metales y/u oxidos de cobre, rutenio, rodio, platino, paladio, renio, plata, cadmio, zinc, oro, talio, manganeso, aluminio, cromo, mquel, hierro, molibdeno y mezclas de los mismos, soportados, por ejemplo, sobre carbono, alumina, sflice, cromia o titania. Ejemplos de catalizadores de hidrogenacion para los reactores laterales 103 y 109 pueden comprender metales y/u oxidos de mquel, paladio, platino, rutenio, hierro, molibdeno y mezclas de los mismos soportados, por ejemplo, sobre carbono, alumina, sflice, cromia o titania.
Produccion de formiato de metilo a partir de metanol
Ademas del uso de los sistemas y procedimientos descritos en el presente documento para la conversion de etanol en acetato de etilo, esos sistemas tambien pueden usarse en procedimientos con metanol como alimentacion en lugar de etanol, con la produccion de formiato de metilo y H2 como productos de acuerdo con siguiente formula:
2CH3OH ^ ^ HCOOCH3+ 2H2
Un sistema y un procedimiento de este tipo pueden utilizar selecciones de los catalizadores indicados para su uso con la alimentacion de etanol. Los productos pueden retirarse de manera similar a la descrita para el procedimiento de etanol a acetato de etilo.
Ejemplos
Ejemplo 1: Produccion de acetato de etilo a partir de etanol
Se utiliza una columna de destilacion de 10 cm de diametro, que se ha convertido en adiabatica al calentar las carcasas con temperaturas controladas de tal manera que se reproduce el gradiente de temperatura en la columna. Sobre una altura de 3,5 m, la columna comprende una zona de rectificacion con 8 etapas cada una con una celda catalftica que consiste en un recipiente cilmdrico con un fondo plano. El fondo del recipiente esta equipado con una rejilla para retener el catalizador y tambien puede actuar como un distribuidor de gas y lfquido. La zona de extraccion consta de 12 etapas, tambien con celdas que contienen catalizador. Se considera que la seccion de rectificacion esta por encima de la etapa de alimentacion y la seccion de extraccion se considera que esta por debajo de la etapa de alimentacion. Cada celda de catalizador contiene 5 % en peso de oxido de cobre sobre sflice. El etanol 200 de prueba se alimenta a la 13a etapa de la columna, comenzando desde el fondo.
La columna se regula estableciendo una relacion de reflujo que es igual a 2,5 y controlando la temperatura de la base a 211 °C y la presion absoluta a 20 bar. La corriente de reflujo es principalmente etanol con pequenas cantidades de acetaldehndo. En condiciones estabilizadas, una corriente de fondo y una corriente de destilado se recogen con rendimientos respectivos de aproximadamente 170 g/h y 4 g/h. El producto de fondo proporciona una pureza de acetato de etilo del 98,5 % con pequenas cantidades de n-butiraldehndo y butan-2-ona.
Ejemplo 2: hidrogenacion selectiva de n-butiraldehndo y butan-2-ona
La hidrogenacion selectiva de n-butiraldetndo y butan-2-ona en presencia de acetato de etilo se llevo a cabo sobre un catalizador de hidrogenacion. El reactor se lleno con 20 g de Pd al 0,1 % en peso sobre catalizador de sflice. Antes de la reaccion de hidrogenacion selectiva, el catalizador se redujo a una temperatura de 250 °C durante 30 minutos. La reduccion del catalizador se realizo a la presion atmosferica mediante la distribucion de hidrogeno utilizando un controlador de flujo masico. Al final de este procedimiento, el catalizador se redujo completamente. El producto de fondo de la columna de destilacion reactiva, cuya composicion se proporciona en la Tabla 2, se introdujo en un calentador a una velocidad de 30 g/h y se mezclo con hidrogeno antes de la admision al reactor de hidrogenacion selectiva. El producto de reaccion se enfrio utilizando un condensador encamisado y el condensado lfquido se analizo mediante cromatograffa de gases. Los resultados se resumen en la Tabla 2, mostrando nbutiraldehndo y butan-2-ona reducidos a niveles de traza.
Tabla 2: Productos alimentacion de hidro enacion
Figure imgf000011_0001
Un experto en la materia apreciana facilmente que la presente invencion esta bien adaptada para obtener los fines y ventajas mencionados, asf como los inherentes a los mismos. Los procedimientos, variaciones y composiciones descritas en el presente documento como representativos actuales de realizaciones preferidas se proporcionan a modo de ejemplo y no pretenden ser limitativos del alcance de la invencion. A los expertos en la materia se les ocurriran cambios y otros usos que estan comprendidos dentro de la invencion y estan definidos por el alcance de las reivindicaciones.
Sera facilmente evidente para un experto en la materia que se pueden realizar diversas sustituciones y modificaciones a la invencion descrita en el presente documento sin apartarse del alcance de la invencion segun se define en las siguientes reivindicaciones.
La invencion descrita a modo ilustrativo en el presente documento puede ponerse en practica de menara apropiada en ausencia de cualquier elemento o elementos, limitacion o limitaciones que no se describen espedficamente en el presente documento. Asf, por ejemplo, en cada caso en el presente documento, cualquiera de los terminos "que comprende", "que consiste esencialmente en y “que consiste en”, puede ser reemplazado por cualquiera de los otros dos terminos. Los terminos y expresiones que se han empleado se usan como terminos de descripcion y no de limitacion, y no hay intencion de que en el uso de tales terminos y expresiones se excluyan los equivalentes de las caractensticas mostradas y descritas o partes de los mismos, y se reconoce que varias modificaciones son posibles dentro del alcance de la invencion reivindicada. Por lo tanto, debe entenderse que, aunque la presente invencion ha sido espedficamente divulgada por las realizaciones preferidas y caractensticas opcionales, los expertos en la materia pueden recurrir a la modificacion y variacion de los conceptos divulgados en el presente documento, y que se considera que tales modificaciones y variaciones estan dentro del alcance de la presente invencion segun se define en las reivindicaciones adjuntas.
Ademas, cuando las caractensticas o los aspectos de la invencion se describen en terminos de grupos de Markush u otro grupo de alternativas, los expertos en la materia reconoceran que la invencion tambien se describe en terminos de cualquier elemento individual o subgrupo de elementos del grupo Markush u otro grupo.
Tambien, a menos que se indique lo contrario, cuando se proporcionan varios valores numericos o puntos finales de intervalo de valores para las realizaciones, las realizaciones adicionales se describen tomando 2 valores diferentes como puntos finales de un intervalo o tomando dos puntos finales de intervalos diferentes de intervalos especificados como puntos finales de un intervalo adicional. Tales intervalos tambien estan dentro del alcance de la invencion descrita. Ademas, la especificacion de un intervalo numerico que incluye valores mayores que uno incluye una descripcion espedfica de cada valor entero dentro de ese rango
Por lo tanto, las realizaciones adicionales estan dentro del alcance de la invencion segun se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (25)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de destilacion reactiva para producir acetato de etilo a partir de etanol, que comprende: deshidrogenacion de etanol sobre un catalizador en una columna de destilacion reactiva, en donde el acetato de etilo se elimina durante el procedimiento de destilacion como un producto lfquido de fondo y el hidrogeno se elimina durante el procedimiento de destilacion como un producto superior gaseoso.
2. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 1, donde:
la columna de destilacion reactiva comprende:
el catalizador localizado generalmente de manera en la columna, donde el catalizador comprende un catalizador de deshidrogenacion;
una alimentacion de etanol que alimenta el etanol en la columna de modo que pasa sobre el catalizador de deshidrogenacion;
un paso de eliminacion de hidrogeno gaseoso del producto superior, donde el hidrogeno se elimina a traves del paso de eliminacion de hidrogeno gaseoso del producto superior; y
un paso de eliminacion de acetato de etilo lfquido del producto de fondo, donde el acetato de etilo se elimina a traves del paso de eliminacion del acetato de etilo lfquido del producto de fondo.
3. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas:
hidrogenacion de contaminantes en el producto lfquido de fondo y separacion de los contaminantes hidrogenados del acetato de etilo.
4. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 2, que comprende ademas un catalizador de hidrogenacion posicionado para entrar en contacto con el producto lfquido despues del paso sobre el catalizador de deshidrogenacion.
5. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, donde el acetato de etilo comprende al menos un 95 % de acetato de etilo.
6. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 1, donde se usa una alimentacion unica de etanol.
7. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 2, donde la alimentacion qmmica a la columna de destilacion reactiva es una unica alimentacion de etanol.
8. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 7, donde la columna de destilacion reactiva contiene una zona de catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion unica de etanol se distribuye en la columna dentro de la zona de catalizador.
9. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 6 o la reivindicacion 7, que comprende una o mas de las siguientes caractensticas:
a) donde la columna de destilacion reactiva contiene una zona de catalizador de deshidrogenacion generalmente central y la alimentacion unica de etanol se distribuye en la columna por encima o cerca de la parte superior de la zona de catalizador;
b) donde la columna de destilacion reactiva contiene una zona de catalizador de deshidrogenacion generalmente central y la alimentacion unica de etanol se distribuye en la columna debajo o dentro de la zona de catalizador; c) donde la columna de destilacion reactiva contiene una zona de catalizador de deshidrogenacion generalmente central y la alimentacion unica de etanol se distribuye a la columna en el tercio medio de la zona de catalizador.
10. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 8 o la reivindicacion 9, donde el catalizador de deshidrogenacion comprende un material catalizador seleccionado del grupo que consiste en metales y/u oxidos de cobre, rutenio, rodio, platino, paladio, renio, plata, cadmio, zinc, oro, talio, manganeso, aluminio, cromo, mquel, hierro, molibdeno y mezclas de los mismos.
11. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 10, donde el material catalizador del catalizador de deshidrogenacion esta en un soporte seleccionado del grupo que consiste en carbono, alumina, sflice, cromia y titania.
12. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 6 o la reivindicacion 7, que comprende ademas un reactor de hidrogenacion que comprende un catalizador de hidrogenacion, donde el n-butiraldehfdo y el butan-2-ona, si estan presentes, estan hidrogenados.
13. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 12, donde el catalizador de hidrogenacion comprende un material catalizador seleccionado del grupo que consiste en metales y/u oxidos de mquel, paladio, platino, rutenio, hierro, molibdeno y mezclas de los mismos, y donde el material del catalizador de hidrogenacion es soportado sobre un material de soporte seleccionado del grupo que consiste en carbono, alumina, sflice, cromia y titania.
14. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 12, que comprende ademas una columna de separacion que recibe el producto del reactor de hidrogenacion, donde el n-butanol y el 2-butanol se separan del acetato de etilo.
15. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, donde las alimentaciones dobles de etanol e hidrogeno se alimentan a la columna de destilacion reactiva, y donde la alimentacion de etanol esta por encima de la alimentacion de hidrogeno, y donde la columna de destilacion reactiva comprende una zona de catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion de etanol esta por encima o cerca de la parte superior de la zona de catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion de hidrogeno esta por debajo o cerca del fondo de la zona de catalizador de deshidrogenacion.
16. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 15, donde la columna de destilacion reactiva comprende ademas una zona de catalizador de hidrogenacion por debajo de la zona de catalizador de deshidrogenacion, y la alimentacion de hidrogeno esta por debajo, cerca del fondo, o dentro de la zona de catalizador de hidrogenacion.
17. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 15, donde la columna de destilacion reactiva comprende una zona de catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion de etanol esta por encima o dentro de la zona de catalizador de deshidrogenacion y la alimentacion de hidrogeno esta por debajo o dentro de la zona de catalizador de deshidrogenacion, y donde la destilacion reactiva la columna comprende ademas una zona de catalizador de hidrogenacion por debajo de la zona de catalizador de deshidrogenacion, y la alimentacion de hidrogeno esta por debajo o dentro de la zona de catalizador de hidrogenacion.
18. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 15, donde la relacion molar de etanol:hidrogeno para la alimentacion doble es de 1:10 a 1000:1.
19. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, donde la destilacion reactiva se realiza a una presion de 1 bar a 50 bar.
20. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, donde el numero de etapas o el numero de equivalentes de altura de una placa teorica (HETP) es de 2 a 100.
21. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 2, que comprende ademas al menos un reactor lateral que aumenta el tiempo de reaccion.
22. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 2, que comprende, ademas:
extraer un primer fluido de la columna de destilacion reactiva durante la destilacion, donde el primer fluido comprende etanol;
poner en contacto el primer fluido con un segundo catalizador de deshidrogenacion en un reactor lateral; producir un producto de reaccion que comprende acetato de etilo en respuesta al contacto del primer fluido con el segundo catalizador de deshidrogenacion en el reactor lateral; e
introducir el acetato de etilo en la columna de destilacion reactiva del reactor lateral durante la destilacion.
23. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 22, que comprende, ademas:
poner en contacto un segundo fluido extrafdo de la columna de destilacion reactiva con un tercer catalizador en un segundo reactor lateral, en el que el tercer catalizador comprende un catalizador de deshidrogenacion o un catalizador de hidrogenacion.
24. Procedimiento de destilacion reactiva segun la reivindicacion 22, donde el reactor lateral aumenta la retencion del catalizador para mejorar la conversion de etanol.
25. Procedimiento de destilacion reactiva para producir formiato de metilo a partir de metanol, que comprende: Deshidrogenacion del metanol sobre un catalizador en una columna de destilacion reactiva, donde el formiato de metilo se elimina durante el procedimiento de destilacion como un producto lfquido de fondo y el hidrogeno se elimina durante el procedimiento de destilacion como un producto superior gaseoso.
ES11873809T 2011-10-12 2011-10-12 Producción de acetato de etilo Active ES2712067T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2011/056015 WO2013055334A1 (en) 2011-10-12 2011-10-12 Ethyl acetate production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2712067T3 true ES2712067T3 (es) 2019-05-09

Family

ID=48082211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES11873809T Active ES2712067T3 (es) 2011-10-12 2011-10-12 Producción de acetato de etilo

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2766337B1 (es)
CN (1) CN103874677B (es)
BR (1) BR112014007736B1 (es)
CA (1) CA2847281C (es)
ES (1) ES2712067T3 (es)
IN (1) IN2014DN03414A (es)
WO (1) WO2013055334A1 (es)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9447018B2 (en) 2009-10-20 2016-09-20 Greenyug, Llc Ethyl acetate production
US9079851B2 (en) 2012-02-01 2015-07-14 Greenyug, Llc Ethyl acetate production
WO2014130465A1 (en) 2013-02-19 2014-08-28 Greenyug, Llc Production of higher alcohols
BR112016012629B1 (pt) * 2013-12-04 2020-12-01 Rescurve, Llc método e sistema de destilação reativa
US10669221B2 (en) 2015-08-19 2020-06-02 Rescurve, Llc Composition of catalysts for conversion of ethanol to N-butanol and higher alcohols
CN105884612B (zh) * 2016-04-14 2018-08-21 江苏大学 一种甲醇气相脱氢制备甲酸甲酯的方法
CN108276290B (zh) * 2017-02-07 2020-11-27 江苏扬农化工集团有限公司 一种氢转移法制备氯代芳胺联产乙酸乙酯的方法
CN106995360A (zh) * 2017-04-24 2017-08-01 苏州拓瑞特新材料有限公司 低水比条件下乙苯脱氢制备苯乙烯的方法
US10435349B2 (en) * 2017-08-02 2019-10-08 Eastman Chemical Company Iron-catalyzed cross-coupling of methanol with secondary or tertiary alcohols to produce formate esters
CN110171804B (zh) * 2019-04-29 2022-11-01 上海电气集团股份有限公司 一种制氢提纯一体化装置及使用方法
CN110171803B (zh) * 2019-04-29 2022-11-01 上海电气集团股份有限公司 一种乙醇制氢方法及系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435595A (en) 1982-04-26 1984-03-06 Eastman Kodak Company Reactive distillation process for the production of methyl acetate
DE3936854A1 (de) 1989-11-06 1991-05-08 Basf Ag Verfahren zur herstellung von methylformiat
EP0990638A1 (en) 1998-10-01 2000-04-05 Kvaerner Process Technology Limited Process
TW200635892A (en) * 2005-02-10 2006-10-16 Sulzer Chemtech Ag A method for the manufacture of carboxylic acid ester by means of a reactive distillation

Also Published As

Publication number Publication date
EP2766337B1 (en) 2018-12-19
WO2013055334A1 (en) 2013-04-18
BR112014007736A2 (pt) 2017-04-04
EP2766337A4 (en) 2015-05-13
BR112014007736B1 (pt) 2018-12-18
CN103874677A (zh) 2014-06-18
IN2014DN03414A (es) 2015-06-26
CA2847281C (en) 2018-09-18
CN103874677B (zh) 2016-06-15
CA2847281A1 (en) 2013-04-18
EP2766337A1 (en) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2712067T3 (es) Producción de acetato de etilo
ES2276533T3 (es) Procedimiento para la purificacion de alcanoato de alquilo.
ES2233077T3 (es) Procedimiento para la preparacion de acetato de etilo.
US8558025B2 (en) Ethyl acetate production
EP2809643B1 (en) Ethyl acetate production
JP5149796B2 (ja) プロセス
DK2162416T3 (en) GAS PHASE PROCEDURE FOR PREPARING MONOAL ALCOHOL FROM GLYCEROL
WO2007146144A1 (en) Process for the conversion of glycerol to propylene glycol and amino alcohols
JP5101495B2 (ja) ３−メチル−１，５−ペンタンジオールの製造方法
WO2016022601A1 (en) System and method for producing neopentyl glycol
US9447018B2 (en) Ethyl acetate production
EP1268376B1 (en) Process for the preparation of propane-1,3-diol by vapor phase hydrogenation of .beta.-propiolactone, oligomers of .beta.-propiolactone, esters of 3-hydroxypropanoic acid or mixtures thereof
WO2015193423A1 (en) Process for producing ethanol
KR101657198B1 (ko) 개선된 수소화 방법
ES2916427T3 (es) Método para la producción continua de 2,3-butanodiol
WO2015038383A1 (en) Ethyl acetate production
MXPA05004560A (es) Remocion de la impurezas formadas durante la produccion de 1,3-propanodiol.
WO2025072073A1 (en) Process for production of ethyl acetate