BR102019012797A2

BR102019012797A2 - processo e sistema de recuperação de vents da produção de hidroxipropil metilcelulose (hpmc)

Info

Publication number: BR102019012797A2
Application number: BR102019012797-0A
Authority: BR
Inventors: Alípio José Gusmão Dos Santos; Antonio Fernando Almeida
Original assignee: Formitex Da Bahia Indústria E Comércio S.A.; Antonio Fernando Almeida
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2020-12-29
Also published as: BR112021025867A2; WO2020252553A1; AR119212A1

Abstract

A presente invenção se refere a um sistema de recuperação de vents da produção industrial de HPMC que compreende um sistema de absorvedoras, com resfriamento a baixa temperatura e remoção dos químicos, sendo que os referidos químicos recuperados são posteriormente tratados para reuso no processo produtivo e um processo de recuperação de vents da produção industrial de HPMC, sendo que o referido processo compreende as etapas de (a) absorver os gases solúveis em água da corrente de vents dos processos de HPMC, com água a baixa temperatura; (b) resfriar a solução aquosa rica nos componentes absorvidos; (c) absorver os gases não absorvidos em álcoois da corrente de vents que passou pela primeira absorvedora, álcool a baixa temperatura; (d) resfriar a solução de álcool rica nos componentes absorvidos; (e) lavar os gases não absorvidos com água a baixa temperatura para remoção do álcool residual; e (f) recuperar os componentes absorvidos para reuso no processo de produção de HPMC.

Description

PROCESSO E SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE VENTS DA PRODUÇÃO DE HIDROXIPROPIL METILCELULOSE (HPMC)

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um processo e um sistema de recuperação de vents da produção de hidroxipropil metilcelulose (HPMC).

[002] O HPMC é um polímero derivado da celulose com alta capacidade de molhagem e alta velocidade de hidratação, é utilizado amplamente em diversas aplicações, tais como: agente de revestimento; estabilizante, suspensor, ou de viscosidade; aglutinante; agente umidificante, dentre outras.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] O destino usual das correntes de vents produzidas na produção de HPMC é a incineração, o que representa perdas de matérias-primas, custo operacional e geração de gases residual.

[004] Assim, esta prática não assegura que as emissões atmosféricas apresentem um nível de perdas próximo de zero, tampouco que as referidas emissões apresentem apenas os gases inertes purgados à atmosfera (praticamente N2), como alcançado pela presente invenção.

[005] Ainda, a presente invenção apresenta um menor custo e impactos ambientais ao processo de recuperação de vents da produção de HPMC quando comparado ao já revelado pelo estado da técnica.

[006] A presente invenção promove a recuperação dos contaminantes das diversas correntes de vent do processo de produção de HPMC, assegurando que as emissões atmosféricas apresentem um nível de perdas próximo de zero e, que apresente apenas os gases inertes purgados para a atmosfera (basicamente N2). Assim, a presente invenção promove a completa integração das correntes de processo.

[007] Os estudos e pesquisas desenvolvidos pelos inventores da presente invenção com relação à absorção desses gases em água e em metanol utilizaram como base, por exemplo, o revelado em Holldorff, H. and Knapp, H., 1988. Vapour-liquid equilibria of the binary mixtures methyl chloride-methanol and dimethyl ether-methyl chloride and of the ternary mixture dimethyl ether-methyl chloride-methanol. Fluid Phase Equilibria, 43: 29-44; e Coats, R.A., Mullins, J.C. and Thies, M.C., 1991. Fluid phase equilibria for the methyl chloride-water system. Fluid Phase Equilibria, 65: 327-338.

[008] Surpreendentemente, o processo revelado pelo presente pedido de patente promove a completa integração das correntes de processo, da produção de HPMC, maximizando o rendimento, e evitando perdas.

[009] Assim, várias correntes de gases que seriam destinadas à incineração são tratadas com recuperação dos componentes.

[0010] Além disso, a presente invenção é direcionada, dentre outros aspectos, à solução da integração das correntes de processo da produção industrial de HPMC.

[0011] Adicionalmente, a presente invenção apresenta aspectos favoráveis associados ao risco à saúde e ao meio ambiente, devido ao processo tecnológico de baixas emissões.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] A presente invenção se refere a um processo e um sistema de recuperação de vents da produção industrial de HPMC que compreende um sistema de absorvedoras, e um processo de resfriamento a baixa temperatura e remoção dos químicos, sendo que os referidos químicos recuperados são posteriormente tratados para reuso no processo produtivo industrial de HPMC.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0013] É um dos objetivos da presente invenção proporcionar uma rota de processo de produção de HPMC integrado. É um processo de recuperação dos componentes das correntes de vents, com reaproveitamento integrado na Planta industrial de HPMC.

[0014] É também objetivo da presente invenção recuperar a corrente de vents da produção de HPMC de maneira economicamente viável e de forma a promover a integração das correntes de processo, de acordo com os balanços de massa do processo.

[0015] É um outro objetivo da presente invenção maximizar o rendimento de matérias-primas e, consequentemente, reduzir o custo de produção do HPMC.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0016] A presente invenção proporciona um sistema de recuperação de vents da produção de HPMC que compreende um sistema de absorvedoras.

[0017] O referido sistema de absorvedoras apresenta resfriamento a baixa temperatura e remoção dos químicos, sendo que os químicos recuperados são posteriormente tratados para reuso no processo produtivo.

[0018] Ainda, a presente invenção proporciona um processo para recuperar vents da produção industrial de HPMC, e sendo que o referido processo compreende as etapas de:

(a) absorção dos gases solúveis em água da corrente de vents dos processos de HPMC, com água a baixa temperatura;
(b) resfriamento da solução aquosa rica nos componentes absorvidos;
(c) absorção dos gases não absorvidos em álcoois da corrente de vents que passou pela primeira absorvedora, álcool a baixa temperatura;
(d) resfriamento da solução de álcool rica nos componentes absorvidos;
(e) lavagem dos gases não absorvidos com água a baixa temperatura para remoção do álcool residual; e
(f) recuperação dos componentes absorvidos para reuso no processo de produção de HPMC,

sendo que o referido álcool é, preferencialmente, metanol.

[0019] Dessa forma, a presente invenção consiste em um sistema e um processo de recuperação de vents da produção de HPMC, sendo que o referido processo se inicia com a coleta dos vents da planta de produção de HPMC, ou seja, os respiros dos tanques de álcool, dos vasos de estocagem de cloreto de metila (MeCl) e óxido de Propileno (PO), dos condensadores da área de reação, das purgas e do sistema de análise online do reator de HPMC e dos vasos da área de lavagem, sendo que todos os referidos sistemas são alinhados e direcionados para o “Vent Gas Collection Header”, que é um “manifold”, que alimenta a coluna de lavagem de vent header (C-6050).

[0020] A coluna de absorção de gases solúveis em água opera com uma circulação de água no fundo, através da bomba G-6052 e o trocador de calor (E-6051), com cerca de 30 m3/h e retornando para a coluna na temperatura entre 2 a 18ºC.

[0021] O fundo é mantido na temperatura entre 2 a 18ºC. Pelo topo é alimentado o “make-up” de água gelada fresca, a cerca de na temperatura entre 2 a 18º C. A corrente de gases é alimentada no fundo. O objetivo da coluna de absorção de gases solúveis em água é absorver o dimetil éter (DME), álcool e PO, que é extraído no fundo e alinhado para um vaso pulmão (C-6055) e, a seguir, reciclado para o tanque de condensado de processo da planta de HPMC.

[0022] A corrente de topo da coluna de lavagem de vent header (C-6050) é rica em inertes e cloreto de metila (MeCl) e, portanto, o abatimento do MeCl, que não apresenta afinidade com água, é feito numa segunda seção de recuperação de vents.

[0023] A corrente topo da primeira absorvedora alimenta o fundo da segunda absorvedora (coluna de lavagem de MeCl (C-6060)).

[0024] Assim, alimenta-se álcool, preferencialmente, metanol advindo da estocagem de álcool, em um trocador de calor (E-6063), onde é resfriado para a temperatura entre 2 a 18º C e, a seguir, no topo da absorvedora, cujo objetivo é absorver o cloreto de metila que é extraído na corrente de fundo.

[0025] A coluna de absorção de gases não absorvidos em água opera com uma circulação de água no fundo, através de uma bomba (G-6062) e trocador de calor (E-6061), com cerca de 30 m3/h e retornando para a coluna na temperatura entre 2 a 18ºC. O fundo é mantido à temperatura entre 2 a 18ºC, e através de uma bomba (G6066) é transferido para a coluna de retificação de álcool (C-964) ou diretamente para o tanque de álcool de processo (D-806).

[0026] A corrente de topo da coluna de lavagem de MeCl (C-6060) é basicamente composta por inertes, contendo um residual de contaminantes, a nível de traços, que se enquadra na legislação ambiental e, portanto, segue à chaminé de ventilação (“vent stack”).

[0027] Dessa forma, o processo revelado pela presente invenção recupera a corrente de vents da produção industrial de HPMC de maneira economicamente viável e de forma a promover a integração das correntes de processo, sendo que as matérias-primas utilizadas são: álcool, preferencialmente, metanol e água de processo da produção industrial de HPMC; e, os produtos e subprodutos gerados são:

(i) uma mistura de álcool com MeCl, destinado à recuperação do álcool (C-964) ou diretamente para o tanque de álcool de processo (D-806); e
(ii) uma solução aquosa compreendendo PO, DME, e álcool, sendo que a referida água é enviada ao tanque de condensado, que será utilizado no processo de lavagem do processo de HPMC.

[0028] Ademais, as características técnicas dos produtos obtidos pelo processo revelado pela presente invenção são:

(i) a referida mistura de álcool com MeCl compreendendo cerca de menos do que 5% em peso de MeCl; traços de água; e balanço do total em peso de álcool; e
(ii) a referida solução aquosa compreendendo 0 a 5% em peso de PO, 0 a 5% em peso de DME; cerca de 10 a 30% em peso de álcool; e balanço do total em peso de água.

[0029] A presente invenção proporciona ainda efeitos técnicos inesperados e diferenciados diante da técnica existente, particularmente quando integrada a processos e sistemas de (i) produção industrial de HPMC, (ii) produção de cloreto de metila por hidrocloração integrada a um reator de conversão de DME, sendo que o referido DME é proveniente do subproduto do processo industrial de produção de HPMC, e/ou (iii) recuperação de efluentes de água residual de lavagem da suspensão gerada no processo de produção de HPMC.

DESCRIÇÃO DO DESENHO

[0030] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita. A Figura mostra:

[0031] Figura 1 - é um diagrama do processo de recuperação de vents da produção de Hidroxipropil metilcelulose (HPMC), no qual são identificados os equipamentos descritos acima.

EXEMPLOS

[0032] A caracterização de várias concretizações preferidas da presente invenção é descrita no exemplo a seguir, sendo demonstrado os efeitos desenvolvidos pela presente invenção.

[0033] Através da Figura 1 é identificado em detalhes o processo revelado pela presente invenção. Dessa forma, a Figura 1 é uma comprovação complementar das características do presente processo.

[0034] Ainda, é exemplificado, a seguir, uma concretização preferencial do referido processo e/ou sistema.

[0035] É realizada a coleta dos vents da planta industrial de HPMC, ou seja, os respiros dos tanques de álcool, dos vasos de estocagem de cloreto de metila (MeCl) e óxido de Propileno (PO), dos condensadores da área de reação, das purgas e do sistema de análise online do reator de HPMC e dos vasos da área de lavagem.

[0036] A coluna de absorção de gases solúveis em água opera com uma circulação de água no fundo, e retornando para a coluna na temperatura entre 2 a 18ºC. O fundo é mantido na temperatura entre 2 a 18ºC. Pelo topo é alimentado o “make-up” de água gelada fresca, à temperatura entre 2 a 18ºC.

[0037] A corrente topo da primeira absorvedora alimenta o fundo da segunda absorvedora (coluna de lavagem de MeCl (C-6060)).

[0038] Assim, alimenta-se álcool, preferencialmente, metanol, advindo da estocagem de álcool, em um trocador de calor (E-6063), onde é resfriado à temperatura entre 2 a 18ºC e, a seguir, no topo da absorvedora, cujo objetivo é absorver o cloreto de metila que é extraído na corrente de fundo.

[0039] A coluna de absorção de gases não absorvidos em água opera com uma circulação de água no fundo, e retornando para a coluna na temperatura entre 2 a 18ºC. O fundo é mantido à temperatura entre 2 a 18ºC, e é transferido para a coluna de retificação de álcool (C-964) ou diretamente para o tanque de álcool de processo (D-806).

[0040] Assim, as características técnicas dos produtos obtidos pelo processo e/ou sistema revelado pela referida concretização preferencial são:

(i) mistura de álcool com MeCl compreendendo cerca de 0 a 5% em peso de MeCl; traços de água; e balanço do total em peso de álcool; e
(ii) solução aquosa compreendendo cerca de 0 a 5% em peso de PO, 0 a 5% em peso de DME; cerca de 10 a 30% em peso de álcool; e balanço do total em peso de água.

[0041] As características das concretizações na presente invenção podem ser combinadas com as características de outras concretizações aqui reveladas.

[0042] Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidas, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

Processo para recuperar vents da produção industrial de hidroxipropil metilcelulose (HPMC), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
- (a) absorver os gases solúveis em água da corrente de vents dos processos de HPMC, com água a baixa temperatura;
- (b) resfriar a solução aquosa rica nos componentes absorvidos;
- (c) absorver os gases não absorvidos em álcoois da corrente de vents que passou pela primeira absorvedora, álcool a baixa temperatura;
- (d) resfriar a solução de álcool rica nos componentes absorvidos;
- (e) lavar os gases não absorvidos com água a baixa temperatura para remoção do álcool residual; e
- (f) recuperar os componentes absorvidos para reuso no processo de produção de HPMC.
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido álcool é, preferencialmente, metanol.
Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a corrente de gases solúveis em água compreende água de processo da produção de HPMC.
Sistema, caracterizado pelo fato de que é um sistema de absorvedoras para recuperar a corrente de vents da produção industrial de HPMC.
Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende
pelo menos uma absorvedora de gases solúveis em água que absorve dimetil éter (DME), álcool e óxido de Propileno (PO); e
pelo menos uma absorvedora de gases não absorvidos em água que absorve MeCl.
Sistema, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o referido álcool é, preferencialmente, metanol.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, ou sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que produz:
- (i) uma mistura de álcool com MeCl; e
- (ii) uma solução aquosa compreendendo PO, DME, e álcool.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 e 7, ou sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que:
- (i) a mistura de álcool com MeCl compreende cerca de menos do que 5% em peso de MeCl; traços de água; e balanço do total em peso de álcool; e
- (ii) a referida solução aquosa compreende cerca de 0 a 5% em peso de PO, 0 a 5% em peso de DME; cerca de 10 a 30% em peso de álcool; e balanço do total em peso de água.