BR112012024286B1 - Processo para obtenção de um éster de ácido carboxílico - Google Patents
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Abstract
processo para obtenção de um éster de ácido carboxílico e dispositivo para a realização do processo a presente invenção diz respeito a um processo para obtenção de um éster de ácido carboxílico, em especial um éster de ácido acético e mais particularmente acetato de etila. a presente invenção diz respeito mais particularmente a um processo de obtenção de um éster de ácido carboxílico a partir de uma fase orgânica resultante de uma reação de esterificação entre um ácido carboxílico e um álcool, a dita fase orgânica consistindo pelo menos em maior quantidade de éster de ácido carboxílico e em menos quantidade de álcool e de água, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de separação ao longo da qual a fase orgânica é empobrecida em álcool e separada do ácido carboxílico pro meio de uma operação de extração líquido/líquido ao pôr em contacto a dita fase orgânica com uma fase aquosa para extrair o álcool e o ácido carboxílico presente na fase orgânica para a fase aquosa.
Description
[001] A presente invenção diz respeito a um processo para obtenção de um éster de ácido carboxílico.
[002] A invenção tem por objetivo, nomeadamente, a obtenção de ésteres de ácido acético e mais em particular de acetato de etila.
[003] Os ésteres do ácido acético, em particular o acetato de etila, são utilizados geralmente como solventes orgânicos. Em particular, o acetato de etila é utilizado nomeadamente no domínio da cosmética, da perfumaria, nas colas, tintas e vernizes.
[004] Consoante à aplicação pretendida, é exigida uma pureza mais ou menos elevada, e é comum exigir que a quantidade do ácido acético presente no acetato de etila seja inferior a 0,01% em massa.
[005] Deste modo, os procedimentos de obtenção do acetato de etila devem conduzir a um produto de qualidade. Uma vez que o acetato de etila é um produto de consumo corrente, de grande volume, é importante que o seu processo de obtenção seja o mais eficaz possível em termos de produtividade e de consumo de energia.
[006] Os procedimentos clássicos de fabrico de acetato de etila prevê uma etapa de esterificação associada a uma etapa de destilação, como descrito, por exemplo, na patente GB1173089. Pode igualmente usar-se uma destilação reativa como a descrita no pedido de patente EP1220829.
[007] As etapas de reação/destilação são geralmente seguidas de uma etapa de separação das fases orgânicas e aquosa produzidas pelo tubo de destilação, como descrito na patente US4314947.
[008] Para responder às exigências de qualidade de acetato de etila, a patente US1400849 descreve a purificação posterior do acetato de etila para separar o restante etanol por destilação.
[009] Contudo, tais procedimentos consomem muita energia e é necessário reduzir os custos energéticos de produção neste domínio.
[010] O objetivo da presente invenção é então fornecer um processo de obtenção de um éster de ácido carboxílico que seja melhorado em termos de economia de processo.
[011] Com este propósito, a presente invenção tem por objetivo um processo de obtenção de um éster de ácido carboxílico a partir de uma fase orgânica produzida por uma reação de esterificação entre um ácido carboxílico e um álcool, a dita fase orgânica consistindo pelo menos em maior quantidade éster de ácido carboxílico e em menor quantidade álcool, água e vestígios de ácido carboxílico, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de separação ao longo da qual a fase orgânica é empobrecida em álcool e separada do ácido carboxílico por meio de uma operação de extração líquido/líquido ao colocar em contato a dita fase orgânica com uma fase aquosa para extrair o álcool e o ácido carboxílico presentes na fase orgânica para a fase aquosa.
[012] No presente texto, entende-se por uma fase compreendendo em maior quantidade um composto de interesse, uma fase na qual o composto de interesse representa pelo menos 85% da sua massa, de preferência pelo menos 90% da sua massa.
[013] Por uma fase compreendendo em menor quantidade um composto de interesse, deve ser entendido uma fase na qual o composto de interesse representa pelo menos 15 % da sua massa, de preferência pelo menos 10 % da sua massa.
[014] Por vestígios, deve ser entendido menos de 0,02% em massa, em especial entre 0,01 e 0,02% em massa do composto em causa.
[015] Por empobrecida em álcool, deve ser entendido que pelo menos 10% em massa de álcool é extraída da fase orgânica para a fase aquosa, de preferência pelo menos 20% em massa, e ainda mais preferencialmente pelo menos 30% em massa.
[016] Por separação do ácido carboxílico ou livre, deve ser entendido que a fase orgânica compreende pelo menos 0,01% em massa, em especial entre 0,001 e 0,01 % em massa de ácido carboxílico.
[017] No sentido da presente invenção, as percentagens em massa são exprimidas em percentagem de massa em relação à massa total da fase (ou do fluxo) em causa.
[018] Em conformidade com o processo de acordo com a invenção, a fase orgânica é empobrecida em álcool e separada do ácido carboxílico por meio de uma operação de extração líquido/líquido.
[019] A extração líquido/líquido consiste em separar de forma seletiva um ou mais compostos de uma mistura à base de propriedades químicas ou físicas. Trata-se da extração de uma substância que é dissolvida em um solvente com a ajuda de um outro solvente, denominado solvente de extração. O princípio físico é a diferença de solubilidade do produto a extrair entre as duas fases líquidas.
[020] No caso da presente invenção, extrai-se o álcool presente na fase orgânica compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade álcool, água e vestígios de ácido carboxílico com uma fase aquosa que não contém os compostos a extrair e em especial álcool. De preferência, a fase aquosa é constituída em maior quantidade de água, de forma vantajosa tratando-se de água pura.
[021] A fase aquosa e a fase orgânica são introduzidas de preferência em contracorrente, por exemplo, em um extrator líquido/líquido funcionando em contínuo.
[022] Obtém-se assim por um lado, uma fase orgânica enriquecida em éster de ácido carboxílico, empobrecida em álcool e separada do ácido carboxílico, e, por outro lado, uma fase aquosa compreendendo em maior quantidade água, álcool e vestígios de ácido carboxílico.
[023] De acordo com uma forma de realização preferencial da invenção, a fase orgânica enriquecida em éster de ácido carboxílico, empobrecida em álcool e separada do ácido carboxílico tem a seguinte composição: -entre 85 a 98% em massa, de preferência entre 90 a 95% em massa de éster de ácido carboxílico, - entre 0,5 a 3% em massa, de preferência entre 1 a 2% em massa de álcool, - entre 2 a 8% em massa, de preferência entre 3 a 7% em massa de água.
[024] De acordo com uma forma de realização preferencial da invenção, a fase aquosa compreendendo em maior quantidade água, álcool e vestígios de ácido carboxílico tem a seguinte composição: - entre 85 a 98% em massa, de preferência entre 90 a 95% em massa de água, - entre 2 a 6% em massa, de preferência entre 3 a 5% em massa de álcool, - entre 2 a 8% em massa, de preferência entre 4 a 6% em massa de éster de ácido carboxílico, - vestígios de ácido carboxílico.
[025] A operação de extração líquido/líquido pode ser realizada a uma temperatura compreendida entre os 15 a 50°C, de preferência entre os 20 e os 40°C.
[026] De forma vantajosa, a operação de extração líquido/líquido é executada à pressão atmosférica ou com uma pressão ligeiramente inferior ou superior, por exemplo, a uma pressão compreendida entre os 5x104 e 5x105 Pa (0,5 e 5 bar absolutos).
[027] De acordo com a invenção, a razão entre as taxas de fluxo das fases orgânica e aquosa no início da etapa de extração líquido/líquido fica compreendida entre os 2 e 10, de preferência entre 4 a 8. Essa razão é otimizada para reduzir o consumo global de energia.
[028] O número de chapas teóricas do extrator líquido/líquido é igualmente otimizado de forma a reduzir em pelo menos 10%, de preferência em pelo menos 20% e em particular em pelo menos 30%, a quantidade de álcool presente na fase orgânica que é submetida à operação de extração líquido/líquido.
[029] De acordo com o processo da invenção, a etapa de extração líquido/líquido permite geralmente purificar o éster de ácido carboxílico em pelo menos 1%, de preferência entre 1 a 2% (absolutos).
[030] De acordo com uma primeira forma de realização da invenção, a fase orgânica compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico e em menor quantidade álcool, água e vestígios de ácido carboxílico, é proveniente de um processo de esterificação em presença de um catalisador homogêneo ou heterogêneo seguido de uma destilação.
[031] Mais precisamente, o processo compreende as seguintes etapas: a) reação de esterificação entre ácido carboxílico e álcool, de preferência na presença de um catalisador homogêneo ou heterogêneo, b) destilação do meio reativo resultante da etapa a), para obter na parte superior de coluna de destilação um fluxo de vapor compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico e em menor quantidade álcool, água e vestígios de ácido carboxílico, c) condensação do fluxo de vapor saído da etapa b), d) separação das fases orgânica e aquosa, em especial por decantação.
[032] De acordo com uma forma de realização do processo da invenção, efetua-se uma reação de esterificação do ácido carboxílico a), através de um álcool de preferência em presença de um ácido catalisador.
[033] O ácido carboxílico a esterificar é de forma vantajosa escolhido de entre os ácidos carboxílicos alifáticos, têm entre 1 a 6 átomos de carbono, sendo de preferência ácido acético.
[034] O ácido carboxílico a esterificar é introduzido de forma vantajosa puro ou muito concentrado em uma solução aquosa. O processo da invenção não exclui a presença de água no ácido carboxílico. No entanto, é preferível se empregar o ácido carboxílico puro, em virtude da necessidade posterior de se eliminar a água presente no éster do ácido carboxílico obtido no final do processo.
[035] O álcool em questão é de preferência um álcool de cadeia alquílica linear ou ramificado contendo entre 1 a 6 átomos de carbono ou um álcool de cadeia de cicloalquilo contendo 5 ou 6 átomos de carbono.
[036] São preferenciais em particular os alcoóis com um baixo ponto de ebulição, em particular inferior a 170°C, de preferência inferior a 165°C.
[037] Deste modo, o álcool de cadeia alquílica é escolhido vantajosamente entre o etanol, o butanol, o n-propanol, preferencialmente o etanol.
[038] Preferivelmente, o álcool de cadeia de cicloalquilo é o ciclohexanol.
[039] De acordo com a invenção, o ácido carboxílico pode ser introduzido por defeito, em excesso ou em quantidade estequiométrica em relação ao álcool.
[040] Um excesso de um dos reagentes pode ser vantajoso para alterar o equilíbrio da reação para a produção de éster de ácido carboxílico. Assim, a razão molar entre o ácido carboxílico e o álcool pode estar compreendida entre 0,9 a 25, de preferência entre 1 a 20.
[041] É preferencial, normalmente, um excesso de ácido carboxílico em relação ao álcool com uma razão molar entre o ácido carboxílico e o álcool compreendido entre 7 a 25, em particular entre 9 a 20.
[042] O limite máximo, por razões econômicas, é de forma vantajosa escolhida para ser inferior a 25. A razão definida com precisão corresponde à razão molar de reagentes no princípio da reação.
[043] O catalisador que intervém no processo da invenção é um catalisador de ácido protônico. Pode tratar-se de um catalisador homogêneo ou heterogêneo.
[044] De acordo com um primeiro modo, o catalisador é um catalisador de ácido heterogêneo.
[045] Os catalisadores ácidos heterogêneos da invenção são preferencialmente resinas sulfônicas ou zeólitos.
[046] Os zeólitos que podem ser utilizados são, por exemplo, os citados no documento WO 2007/099071.
[047] As resinas que convêm à presente invenção podem ser constituídas por um esqueleto polistirênico ou poliacrílico que contém grupos funcionais sulfônicos.
[048] Assim, podem-se utilizar as resinas ácidas sulfônicas SO3H ou carboxílicas COOH existentes no mercado, resinas comercializadas sob diferentes denominações comerciais.
[049] Podem-se citar, entre outras, as seguintes resinas de esterificação: Amberlyst® 15, da Rohm Haas, Amberlite® IR-120H, da Rohm Haas, Lewatit® 2631, da Bayer e K1431, da Bayer.
[050] A acidez destas resinas está, por exemplo, compreendida entre 1 a 10 eq/kg (H+).
[051] Estas resinas são, nomeadamente, utilizadas em leito fixo ou fluidizado, de preferência em leito fixo.
[052] De acordo com um segundo modo, o catalisador é um catalisador de ácido homogêneo.
[053] Designa-se por ácido forte, na presente invenção, um ácido que apresenta um valor pKa em água inferior a 2, preferencialmente inferior a 1.
[054] O pKa é definido da seguinte forma pKa = - log Ka, sendo Ka a constante de dissociação iônica do par ácido/base à temperatura ambiente (geralmente 25°C), quando a água é utilizada como solvente.
[055] Entre os ácidos que obedecem a esta definição, é preferível utilizar um ácido que não conduza a reações parasitas prejudiciais para o processo de esterificação e, em particular, que não apresentem caráter oxidante, como o ácido nítrico.
[056] Podem referir-se como ácidos fortes homogêneos, mais particularmente, o ácido sulfúrico, os ácidos sulfônicos e as suas misturas.
[057] Como ácidos sulfônicos podem mencionar-se, nomeadamente, o ácido flúor-sulfônico, o ácido cloro-sulfônico ou o ácido trifluorometano-sulfônico, o ácido metano-sulfônico, o ácido etano-sulfônico, o ácido canfeno-sulfônico, o ácido benzeno-sulfônico, os ácidos tolueno- sulfônicos, os ácidos xileno-sulfônicos, ou os ácidos naftaleno-sulfônicos.
[058] Entre estes ácidos, o catalisador preferido é escolhido entre o ácido para-tolueno-sulfônico ou o ácido metano-sulfônico, de preferência o ácido metano-sulfônico.
[059] A quantidade de catalisador introduzida é de preferência compreendida entre os 0,1 e 2% de massa em relação ao meio de reação no início da reação.
[060] É possível introduzir outros compostos na reação, por exemplo, inibidores de corrosão. Pode tratar-se, nomeadamente, de sulfato de cobre(ll).
[061] De harmonia com o processo da invenção, a reação de esterificação pode ser realizada de acordo com um modo contínuo ou descontínuo.
[062] De acordo com um modo preferido de realização da invenção, o processo é um processo contínuo.
[063] No processo da invenção, o ácido carboxílico e o álcool podem ser introduzidos isoladamente ou misturados, de preferência misturados.
[064] De acordo com uma forma de realização da invenção, a etapa a) de esterificação é realizada em presença de um catalisador ácido a uma temperatura pelo menos igual a 50°C.
[065] A temperatura da reação está compreendida, de forma vantajosa, na faixa de 50 a 150°C, preferencialmente de 100 a 130°C.
[066] A reação é realizada de preferência à pressão atmosférica. Pode ser igualmente conveniente uma pressão ligeiramente superior ou inferior à pressão atmosférica. Assim, o processo da invenção pode ser realizado, por exemplo, a uma pressão absoluta compreendida entre 5x104 e 5x105 Pa (0,5 e 5 bar absolutos).
[067] De acordo com uma forma de realização da invenção, a mistura reativa anteriormente obtida na etapa a), é em seguida submetida a uma operação de destilação b), com o objetivo de obter na parte superior de destilação um fluxo de vapor compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e os vestígios do ácido carboxílico.
[068] A operação de destilação b) é conduzida de preferência em uma coluna de destilação. O ponto de alimentação em que é introduzida a mistura reativa está, em geral, a meia altura da coluna de destilação. Pode estar também situado mais baixo e a uma altura compreendida entre a meia altura e a parte inferior da coluna de destilação.
[069] A temperatura na parte inferior da coluna de destilação está de preferência compreendida numa faixa de 50 a 150°C, preferivelmente de 100 a 130°C.
[070] A pressão definida na parte superior de destilação está compreendida preferencialmente numa faixa de 5x104 e 5x105 Pa (0,5 e 5 bar absolutos), estando a pressão na parte superior de destilação compreendida vantajosamente na faixa de 105 a 2x105 Pa (1 a 2 bar absolutos).
[071] De forma vantajosa, a operação de destilação b) permite a obtenção: - de um fluxo de vapor na parte superior de destilação compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico, em menor quantidade o álcool e eventualmente a água, e - de um meio de parte inferior de destilação compreendendo em maior quantidade o ácido carboxílico, em menor quantidade o álcool e o éster e eventualmente o catalisador.
[072] No processo da invenção, o fluxo de vapor na parte superior de destilação compreende em particular: □ 75 a 98% em massa de éster de ácido carboxílico, □ 0 a 17% em massa de água, □ 0 a 8% em massa de álcool, □ vestígios de ácido carboxílico.
[073] O fluxo de vapor na parte superior de destilação compreende ainda mais preferencialmente: □ 85 a 95% em massa de éster de ácido carboxílico, □ 0 a 10% em massa de água, □ 0 a 5% em massa de álcool, □ vestígios de ácido carboxílico.
[074] Por vestígios de ácido carboxílico, deve ser entendido menos de 0,02% em massa, de preferência entre 0,001 e 0,02% em massa de ácido carboxílico.
[075] No processo da invenção, o meio na parte inferior da coluna de destilação compreende em particular: □ 60 a 98% em massa de ácido carboxílico, □ 0 a 15% em massa de éster de ácido carboxílico, □ 0 a 10% em massa de água, □ 0 a 15% em massa de álcool.
[076] O meio na parte inferior da coluna de destilação compreende de preferência: □ 80 a 95% em massa de ácido carboxílico, □ 2 a 15% em massa de éster de ácido carboxílico, □ 2 a 8% em massa de água, □ 0,1 a 2% em massa de álcool.
[077] O meio na parte inferior da coluna de destilação pode, por outro lado, conter até 2 % em massa de catalisador.
[078] De acordo com a forma de realização particular da invenção em que a reação de esterificação a) é conduzida na presença de um excesso de ácido carboxílico, o meio na parte inferior da coluna de destilação é trasfegado e reciclado de forma vantajosa por meio de reintrodução a montante ou durante a reação a), de preferência a montante.
[079] Por a montante deve ser entendido que o meio na parte inferior da coluna de destilação é reintroduzido na mistura de ácido carboxílico e de álcool antes que ele reaja.
[080] Neste caso, a razão entre o débito do fluxo de reciclado e o débito de alimentação de mistura reativa (ácido carboxílico + álcool) é de forma vantajosa compreendida entre 4 a 20, de preferência entre 5 a 15.
[081] Em essa forma de realização com reciclagem do ácido carboxílico, a razão molar do ácido carboxílico/álcool é conforme a razão na mistura compreendendo o ácido carboxílico e o álcool antes da reação, após os reagentes serem introduzidos na mistura, conforme a razão no início da reação após os reagentes serem introduzidos separadamente da reação. Esta razão tem em conta o fornecimento de ácido carboxílico e de álcool que são provenientes da reciclagem. A razão molar ácido carboxílico/álcool é de preferência compreendida entre 7 e 25, e mais preferencialmente entre 9 e 20, em particular entre 16 e 20.
[082] O fluxo de vapor resultante da etapa b) é condensado de forma vantajosa sob a forma de líquido fazendo descer a sua temperatura a uma temperatura por exemplo compreendida entre 15°C e 40°C através da passagem por um ou mais condensadores.
[083] O fluxo líquido assim obtido pode em seguida ser enviado para um meio de separação de fases líquidas, de preferência um decantador que separa a fase orgânica contendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e os vestígios do ácido carboxílico e a fase aquosa contendo em maior quantidade a água e em menor quantidade o álcool e o ácido carboxílico.
[084] De forma vantajosa, a fase orgânica é reintroduzida, em parte, na parte superior da destilação, a fim de assegurar o funcionamento da coluna ao refluxo.
[085] A taxa de refluxo é de preferência compreendida entre 1 a 8, de forma vantajosa entre 2 a 6.
[086] De acordo com a invenção, o restante da fase orgânica resultante da etapa d) constituído em maior quantidade pelo éster do ácido carboxílico e em menor quantidade pelo álcool, água e vestígios de ácido carboxílico sofre de seguida uma etapa de extração líquido/líquido como descrita anteriormente.
[087] De acordo com uma segunda forma de realização da invenção, a fase orgânica compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico e em menor quantidade álcool, água e vestígios de ácido carboxílico, é proveniente de um processo de destilação reativa.
[088] Mais precisamente, o processo compreende as seguintes etapas: a') destilação reativa entre o ácido carboxílico e o álcool, de preferência na presença de um catalisador, para obter na parte superior da coluna de destilação um fluxo de vapor compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico e em menor quantidade álcool, água e vestígios de ácido carboxílico, b') condensação do fluxo de vapor resultante da etapa a'), c') separação das fases orgânica e aquosa, em especial por decantação.
[089] De acordo com o modo particular em que a reação de esterificação e a destilação são conduzidas em uma única etapa a'), a natureza dos reagentes em causa pode ser idêntica à dos reagentes definidos anteriormente e o fluxo de vapor na parte superior tem uma composição similar.
[090] A coluna de destilação reativa compreende em particular pelo menos uma zona reativa e pelo menos uma zona não reativa.
[091] O corpo de recheio eventualmente utilizado no processo da presente invenção é escolhido em função da eficácia necessária. O corpo de recheio pode é selecionado dentre corpos de recheio conhecidos na área, como por exemplo, sólidos em forma de anel, extrudados polilobados ou selas. A título de exemplo não limitativo de corpos de recheio, podem-se citar os anéis de Raschig, os anéis de Pali, os anéis de Intos, as selas de Berl, as selas de Novalox e selas de Intalox. Mas os corpos de recheio podem também ser escolhidos de entre recheios estruturados, por exemplo, do tipo FLEXIPAC (marca registada) comercializados pela empresa Koch, ou SULZER CHEMTECH ou SULZER (marcas registadas) comercializados pela empresa Sulzer.
[092] A zona reativa da coluna de destilação reativa compreende normalmente pelo menos um leito catalítico de esterificação. A zona não reativa corresponde à zona sem catalisador, compreendendo em geral um recheio ordenado, em granel ou em pratos.
[093] O catalisador pode estar confinado em pelo menos um revestimento permeável, revestimento constituído, por exemplo, por uma tela em tecido, em material sintético, por exemplo, polipropileno, ou em tecido metálico.
[094] O catalisador pode igualmente ser disposto em granel, ou seja, livremente, no interior de cada leito catalítico da zona catalítica.
[095] Em esse caso, para manter o catalisador no lugar e para evitar que ele seja arrastado pela corrente de líquido que o atravessa, prevê-se normalmente que os leitos catalíticos compreendam na zona catalítica dispositivos que permitam a passagem do líquido, mas impermeáveis a partículas catalíticas, como por exemplo uma grelha do tipo Johnson ou bocais do tipo Johnson distribuídos de forma regular em uma superfície impermeável ao fluxo de gases, líquidos ou sólidos.
[096] De forma vantajosa, o dito dispositivo é ligeiramente elevado em relação à chegada do ou dos meios de circulação sensivelmente radial, no fundo da zona catalítica, de forma a criar uma zona de repartição situada em parte abaixo do leito catalítico da zona catalítica.
[097] Assim que o catalisador é disposto em granel, pode-se prever a sua utilização em forma de leito fixo, de leito expandido ou de leito fluidizado. Quando o catalisador é disposto em granel ou confinado em pelo menos um revestimento, a taxa de vazio que se lhe pode atribuir é normalmente compreendida entre 30 e 70%.
[098] No que toca à etapa a') do processo que utiliza uma coluna de destilação reativa, são geralmente aplicadas as etapas seguintes: l) o álcool e o ácido carboxílico são fornecidos a uma coluna de destilação compreendendo pelo menos uma zona reativa e pelo menos uma zona não reativa; m) o álcool e o ácido reagem na ou nas zonas reativas em presença de um catalisador heterogêneo, e os compostos formados são separados por destilação.
[099] O álcool é de preferência fornecido na parte inferior da cada zona reativa ou na parte de baixo de cada uma dessas zonas. O ácido é de preferência fornecido na parte superior da cada zona reativa ou na parte de baixo de cada uma dessas zonas.
[0100] É particularmente preferido que a reação da etapa 2) seja realizada de forma a que a razão molar ácido carboxílico/álcool fique compreendida entre 1 e 2, de preferência entre 1 e 1,5.
[0101] A proporção no catalisador heterogêneo nas secções reativas é de preferência compreendida entre 10 a 50% de volume.
[0102] A pressão definida na parte inferior da coluna de destilação reativa é de preferência compreendida entre 50 e 150°C, de preferência entre 100e 130°C.
[0103] A pressão definida na parte superior de destilação reativa é de preferência compreendida entre 5x104 e 5x105 Pa (0,5 e 5 bar absolutos), de forma vantajosa a pressão da parte superior de destilação é compreendida entre 105 a 2x105 Pa (1 a 2 bar absolutos).
[0104] O fluxo de vapor resultante da etapa a') é condensado de forma vantajosa sob a forma de líquido fazendo descer a sua temperatura a uma temperatura por exemplo compreendida entre 15°C e 40°C através da passagem por um ou mais condensadores.
[0105] O fluxo líquido assim obtido pode de seguida ser enviado para um meio de separação de fases líquidas, de preferência um decantador que separa a fase orgânica contendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e os vestígios do ácido carboxílico e a fase aquosa contendo em maior quantidade a água e em menor quantidade o álcool e o ácido carboxílico.
[0106] De forma vantajosa, a fase orgânica é reintroduzida, em parte, na parte superior da destilação, a fim de assegurar o funcionamento da coluna ao refluxo.
[0107] A taxa de refluxo é de preferência compreendida entre 0,5 a 5, de forma vantajosa entre 0,5 a 2.
[0108] De acordo com a invenção, o restante da fase orgânica resultante da etapa c') constituída em maior quantidade pelo éster do ácido carboxílico e em menor quantidade pelo álcool, água e vestígios de ácido carboxílico sofre de seguida uma etapa de extração líquido/líquido como descrita anteriormente.
[0109] De acordo com o processo da invenção, a fase orgânica compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e vestígios de ácido carboxílico, que resulta das etapas d) ou c') é empobrecido em álcool e separado de ácido carboxílico por uma operação de extração líquido/líquido ao meter em contacto a dita fase orgânica com uma fase aquosa para extrair o álcool e o ácido carboxílico presentes na fase orgânica para a fase aquosa.
[0110] De acordo com uma forma particular de realização da invenção, a fase aquosa utilizada para a extração líquido/líquido pode vir na totalidade ou em parte da fase aquosa resultante da etapa de separação das fases d) ou c'), esta fase aquosa tendo de preferência sido submetida a uma purificação por exemplo, por meio da passagem em um dispositivo de arraste, em particular uma coluna de separação da água e do álcool que ele contém.
[0111] À saída do dispositivo de arraste, a fase compreendendo em maior quantidade álcool pode de forma vantajosa ser reciclada por reintrodução no início da reação e a fase compreendendo em maior quantidade água pode ser utilizada para a extração líquido/líquido.
[0112] De acordo com uma forma de realização preferencial do processo da invenção, a fase orgânica empobrecida de álcool e separada do ácido carboxílico recuperado à saída da etapa de extração líquido/líquido é submetida a uma operação de destilação, por exemplo, em uma coluna de destilação. Aquando dessa etapa são eliminados a água e o álcool residuais que não puderam ser eliminados aquando da etapa de extração líquido/líquido como descrito mais acima na presente descrição e é recuperado o éster de ácido carboxílico purificado. A água e o álcool são eliminados na parte superior de destilação e o éster de ácido carboxílico purificado é recuperado na parte inferior da destilação.
[0113] Por purificado no sentido da presente invenção deve ser entendido que o éster de ácido carboxílico assim recuperado compreende menos de 0,1% em massa de álcool, de preferência entre 0,015 % e 0,100% em massa de álcool, e menos de 0,1% em massa de água, de preferência entre 0,010 % e 0,100% em massa, e não tem ácido carboxílico.
[0114] De acordo com uma forma de realização preferida, o processo da invenção compreende as seguintes etapas: n) reação de esterificação entre o ácido carboxílico e o álcool, de preferência na presença de um catalisador, o) destilação do meio reativo resultante da etapa a), para obter na parte superior de coluna de destilação um fluxo de vapor compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico e em menor quantidade álcool, água e vestígios de ácido carboxílico, p) condensação do fluxo de vapor saído da etapa b), q) separação das fases orgânica e aquosa, em especial por decantação, r) extração líquido/líquido da fase orgânica resultante da etapa d), f) destilação da fase orgânica resultante da etapa e), g) recuperação do éster de ácido carboxílico purificado.
[0115] De acordo com uma outra forma de realização preferida, o processo da invenção compreende as seguintes etapas: a') destilação reativa entre o ácido carboxílico e o álcool, de preferência em presença de um catalisador, para obter na parte superior da coluna de destilação um fluxo de vapor compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico e em menor quantidade álcool, água e vestígios de ácido carboxílico, b') condensação do fluxo de vapor resultante da etapa a'), c') separação das fases orgânica e aquosa, em especial por decantação, d') extração líquido/líquido da fase orgânica resultante da etapa c'), e') destilação da fase orgânica resultante da etapa d'), f) recuperação do éster de ácido carboxílico purificado.
[0116] De acordo com um outro aspecto mais específico, a presente invenção tem também por objeto um dispositivo para a realização do processo da invenção.
[0117] Esse dispositivo, que se apresenta normalmente sob a forma de uma instalação de dimensões industriais, compreende um dispositivo de extração líquido/líquido, meios de alimentação do dispositivo de extração líquido/líquido em fase orgânica compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, água e os vestígios de ácido carboxílico, e meios de alimentação do dispositivo de extração líquido/líquido na fase aquosa, bem como meios de recuperação de fases aquosa e orgânica na saída do dispositivo de extração líquido/líquido.
[0118] De preferência, esse dispositivo compreende antes igualmente um reator, uma coluna de destilação cuja parte alta se encontra ligada a meios de tratamento do fluxo de vapor resultante da coluna de destilação, nomeadamente pelo menos um condensador cuja saída se encontra ligada a um separador de fase líquida/líquida, de preferência um decantador, ele próprio ligado ao dispositivo de extração líquido/líquido.
[0119] Em alternativa, esse dispositivo compreende antes igualmente uma coluna de destilação reativa cuja parte alta se encontra ligada a meios de tratamento do fluxo de vapor resultante da coluna de destilação reativa, nomeadamente pelo menos um condensador cuja saída se encontra ligada a um separador de fase líquida/líquida, de preferência um decantador, ele próprio ligado ao dispositivo de extração líquido/líquido.
[0120] A invenção será explicada em maior detalhe por meio da descrição que se segue, com referência às figuras 1, 2, e 3.
[0121] A figura 1 é uma representação em esquema de um dispositivo preferido para a realização do processo de acordo com a invenção compreendendo um reator 1, uma coluna de destilação 2 cuja parte alta se encontra ligada a meios de tratamento do fluxo de vapor resultante da coluna de destilação 2, nomeadamente pelo menos um condensador 4 cuja saída se encontra ligada a um decantador 5.
[0122] O álcool A e o ácido carboxílico B formam um fluxo (Fo) que é introduzido em 0 em um reator 1.
[0123] O reator é, de preferência, adiabático. Pode ser do tipo perfeitamente agitado ou do tipo de pistão, preferencialmente do tipo de pistão. O fluxo (Fi) resultante da reação e introduzido em 1a em uma coluna de destilação 2.
[0124] Essa etapa visa obter na parte superior de destilação um fluxo de vapor (F2) compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico esperado e em menor quantidade o álcool, a água e vestígios de ácido carboxílico. Na parte inferior da destilação, o fluxo líquido (F3) compreende em maior quantidade o ácido carboxílico.
[0125] Os peritos na técnica estão perfeitamente em condições de escolher os meios a utilizar, em função da separação a efetuar.
[0126] Recorda-se simplesmente o que se segue. O tamanho (nomeadamente, o diâmetro) das colunas de destilação depende da corrente que circula e da pressão interna. Por conseguinte, o seu dimensionamento será principalmente feito de acordo com o débito da mistura a tratar. O parâmetro interno, que é o número de pratos teóricos, é determinado, nomeadamente, pela pureza do composto de partida e pelas purezas dos produtos que devem ser obtidos na parte superior e na parte inferior de destilação.
[0127] Esclarece-se que a coluna pode ser guarnecida, indiferentemente, com pratos ou com um enchimento organizado ou de tecido, como é perfeitamente conhecido dos peritos na técnica.
[0128] Estando a instalação definida, os peritos na técnica ajustam os parâmetros de funcionamento da coluna.
[0129] Assim, a coluna de destilação poderá ser de forma vantajosa, mas não limitativa, uma coluna com as seguintes especificações: - número de pratos teóricos; de 1 a 40, de preferência de 2 a 20, - taxa de refluxo R compreendida entre 1 e 8, de preferência entre 2 e 6.
[0130] A taxa de refluxo é definida pela razão do débito de matéria reinjetada da parte superior da coluna para o interior da coluna e do débito da fase orgânica que efetivamente sai do decantador.
[0131] Para se realizar a destilação, o fornecimento de calorias na parte inferior da coluna pode ser feito, nomeadamente, por um permutador de tubos calandrados, um permutador de placas, um permutador de serpentina ou por qualquer outro dispositivo equivalente. O aquecimento pode ser feito por vapor ou por meio de um fluido portador de calor.
[0132] Uma forma de realização preferida consiste em aquecer a mistura na parte inferior da destilação em um permutador térmico 3 por recolha de um fluxo (F4) na parte inferior que circunda o circuito. Mais precisamente, o fluxo (F3) sai na parte inferior de destilação e uma fração (F4) atravessa de alto a baixo um permutador térmico e na saída do permutador é introduzido, sob a forma de uma mistura líquida, vapor na parte inferior da coluna de destilação.
[0133] Uma outra forma de realização consiste em efetuar uma circulação forçada do fluxo (F3) no permutador com ajuda de uma bomba.
[0134] O fluxo de vapor (F2), na parte superior da coluna, compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e vestígios de ácido carboxílico é condensado de forma a recuperar um fluxo líquido em que uma fração (Fe) é introduzida lateralmente na parte superior da coluna, para assegurar 0 refluxo na coluna e a outra fração (F9) é tratada em uma etapa posterior de purificação do éster de ácido carboxílico.
[0135] Na parte superior de destilação, a recuperação do fluxo compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e os vestígios de ácido carboxílico, a partir do fluxo (F2) faz-se por condensação, por exemplo, pela passagem para um ou mais condensadores 4.
[0136] A fase vapor (F2) é arrefecida e é transformada em forma líquida por arrefecimento fazendo descer a sua temperatura até uma temperatura compreendida, por exemplo, entre 15°C e 40°C.
[0137] Essa operação é conduzida pela passagem por um condensador que é um aparelho clássico, por exemplo, um permutador tubular alimentado por um fluido refrigerante (geralmente água) mantido a uma temperatura aproximada da temperatura de arrefecimento escolhida.
[0138] O número e o tamanho dos condensadores são escolhidos em função das capacidades de refrigeração dos líquidos de arrefecimento que circulam nos condensadores.
[0139] Nos casos de condensadores em série, a fase vapor à saída do primeiro condensador é introduzida no segundo condensador.
[0140] O fluxo líquido (Fz) é recuperado à saída do ou dos condensadores.
[0141] O fluxo líquido (Fz) é introduzido em um decantador 5 que separa a fase aquosa (Fe) da fase orgânica (Fe+Fg).
[0142] O éster esperado presente no fluxo (Fg), é enviado para um dispositivo de extração líquido/líquido 6 alimentado, por exemplo, a contracorrente, por um fluxo (Fio) de água C.
[0143] À saída do extrator líquido/líquido 6, obtém-se um fluxo (F72) compreendendo em maior quantidade água e em menor quantidade álcool e vestígios de ácido carboxílico, e um fluxo (Fu) compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico, empobrecido em álcool, em água e em ácido carboxílico, que é posteriormente enviado para uma coluna de destilação 7 da qual se recupera: na parte superior de destilação um fluxo (Fu) compreendendo quantidades residuais de álcool e de água, e na parte inferior de destilação um fluxo (F13) compreendendo o éster purificado.
[0144] A figura 2 é uma representação em esquema de um outro dispositivo preferido para a realização do processo de acordo com a invenção compreendendo um reator 1, uma coluna de destilação 2 cuja parte alta se encontra ligada a meios de tratamento do fluxo de vapor resultante da coluna de destilação 2, nomeadamente pelo menos um condensador 4 cuja saída se encontra ligada a um decantador 5.
[0145] O álcool A e o ácido carboxílico B formam um fluxo (Fo) que é introduzido em 0 em um reator 1.
[0146] O reator é, de preferência, adiabático. Pode ser do tipo perfeitamente agitado ou do tipo de pistão, preferencialmente do tipo de pistão. O fluxo (F?) resultante da reação e introduzido em 1a em uma coluna de destilação 2.
[0147] Essa etapa visa obter na parte superior de destilação um fluxo de vapor (F2) compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico esperado e em menor quantidade o álcool, a água e vestígios de ácido carboxílico. Na parte inferior da destilação, o fluxo líquido (F3) compreende em maior quantidade 0 ácido carboxílico.
[0148] A coluna de destilação é, de forma vantajosa, mas não limitativa, uma coluna com as seguintes especificações: - número de pratos teóricos; de 1 a 40, de preferência de 2 a 20, - taxa de refluxo R compreendida entre 1 e 8, de preferência entre 2 e 6.
[0149] Uma forma de realização preferida consiste em aquecer a mistura na parte inferior da destilação em um permutador térmico 3 por recolha de um fluxo (F4) na parte inferior que circunda o circuito. Mais precisamente, o fluxo (F3) sai na parte inferior de destilação e uma fração (F4) atravessa de alto a baixo um permutador térmico e na saída do permutador é introduzido, sob a forma de uma mistura líquida, vapor na parte inferior da coluna de destilação.
[0150] Uma outra forma de realização consiste em efetuar uma circulação forçada do fluxo (F3) no permutador com ajuda de uma bomba.
[0151] De forma vantajosa, o fluxo (Fs) é redirecionado na saída do permutador antes do reator 1, por exemplo, por intermédio de bombas. Se o fluxo (Fs) é redirecionado antes do reator 1, então a razão de débito do fluxo (Fs) para 0 débito do fluxo (Fo) é de preferência compreendida entre 4 e 20.
[0152] O fluxo de vapor (F2), na parte superior da coluna, compreendendo em maior quantidade 0 éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e vestígios de ácido carboxílico é condensado de forma a recuperar um fluxo líquido em que uma fração (Fe) é introduzida lateralmente na parte superior da coluna, para assegurar o refluxo na coluna e a outra fração (F9) é tratada em uma etapa posterior de purificação do éster de ácido carboxílico.
[0153] Na parte superior de destilação, a recuperação do fluxo compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e os vestígios de ácido carboxílico, a partir do fluxo (F2) faz-se por condensação, por exemplo, pela passagem por um ou mais condensadores 4.
[0154] A fase vapor (F2) é arrefecida e é transformada em forma líquida por arrefecimento fazendo descer a sua temperatura até uma temperatura compreendida, por exemplo, entre 15°C e 40°C.
[0155] Essa operação é conduzida como descrito na figura 1.
[0156] O fluxo líquido (F7) é recuperado à saída do ou dos condensadores.
[0157] O fluxo líquido (F7) é introduzido em um decantador 5 que separa a fase aquosa (Fe) da fase orgânica (Fe+Fθ).
[0158] A fase (Fs) pode ser reprocessada pela passagem por um dispositivo de arraste 8 para recuperar, por um lado, uma fase compreendendo em maior quantidade a água (Fie) e, por outro lado, uma fase compreendendo em maior quantidade o álcool e 0 éster de ácido carboxílico em mistura (Fis)- 0 fluxo (F15) pode ser redirecionado antes do reator 1, por exemplo, por intermédio de bombas.
[0159] O éster esperado presente no fluxo (Fg) é enviado para um dispositivo de extração líquido/líquido 6 alimentado, por exemplo, a contracorrente, por um fluxo (F10) de água C, que pode vir na totalidade ou em parte do fluxo (Fie).
[0160] À saída do extrator líquido/líquido 6, obtém-se um fluxo (F12) compreendendo em maior quantidade água e em menor quantidade álcool e vestígios de ácido carboxílico, e um fluxo (Fu) compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico, empobrecido em álcool, em água e em ácido carboxílico, que é posteriormente enviado para uma coluna de destilação 7 da qual se recupera: na parte superior de destilação um fluxo (F14) compreendendo quantidades residuais de álcool e de água, e na parte inferior de destilação um fluxo (F13) compreendendo 0 éster purificado.
[0161] A figura 3 é uma representação em esquema de um outro dispositivo preferido para a realização do processo de acordo com a invenção compreendendo uma coluna de destilação reativa 2' cuja parte alta se encontra ligada a meios de tratamento do fluxo de vapor resultante da coluna de destilação reativa 2', nomeadamente pelo menos um condensador 4' cuja saída se encontra ligada a um decantador 5'. A coluna de destilação reativa compreende uma zona reativa 2'a compreendendo um leito catalítico e duas zonas não reativas 2'b de parte e de outra a zona reativa sem leito catalítico e constituída, por exemplo, por um recheio ordenado, a granel ou em pratos.
[0162] O álcool A e o ácido carboxílico B são introduzidos em separado na zona reativa 2'a da coluna de destilação reativa 2', 0 ácido carboxílico sendo introduzido por cima do álcool.
[0163] Na parte superior da coluna de destilação reativa 2'obtém-se um fluxo de vapor (F2) compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e vestígios de ácido carboxílico. Na parte inferior de destilação, o fluxo líquido (F’3) compreende em maior quantidade a água que é extraída ao nível do destilador (F’s).
[0164] A coluna de destilação reativa poderá ser de forma vantajosa, mas não limitativa, uma coluna com as seguintes especificações: - número de pratos teóricos; de 1 a 40, de preferência de 2 a 20, - taxa de refluxo R compreendida entre 0,5 e 5, de preferência entre 0,5 e 2.
[0165] Para se realizar a destilação, o fornecimento de calorias na parte inferior da coluna pode ser feito, nomeadamente, por um permutador de tubos calandrados, um permutador de placas, um permutador de serpentina ou por qualquer outro dispositivo equivalente. O aquecimento pode ser feito por vapor ou por meio de um fluido portador de calor.
[0166] Uma forma de realização preferida consiste em aquecer a mistura na parte inferior da destilação em um permutador térmico 3' por recolha de um fluxo (F4) na parte inferior que circunda o circuito. Mais precisamente, o fluxo (F'3) sai na parte inferior de destilação e uma fração (F'4) atravessa de alto a baixo um permutador térmico e na saída do permutador é introduzido, sob a forma de uma mistura líquida, vapor na parte inferior da coluna de destilação.
[0167] Uma outra forma de realização consiste em efetuar uma circulação forçada do fluxo (F'3) no permutador com ajuda de uma bomba.
[0168] O fluxo de vapor (F'2), na parte superior da coluna, compreendendo em maior quantidade o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e vestígios de ácido carboxílico é condensado de forma a recuperar um fluxo líquido em que uma fração (Fe) é introduzida lateralmente na parte superior da coluna, para assegurar o refluxo na coluna 2' e a outra fração (Fg) é tratada em uma etapa posterior de purificação do éster de ácido carboxílico.
[0169] Na parte superior de destilação, a recuperação do fluxo compreendendo essencialmente o éster de ácido carboxílico e em menor quantidade o álcool, a água e os vestígios de ácido carboxílico, a partir do fluxo (F'2) faz-se por condensação, por exemplo, pela passagem por um ou mais condensadores 4'.
[0170] A fase vapor (F'2) é arrefecida e é transformada em forma líquida por arrefecimento fazendo descer a sua temperatura até uma temperatura compreendida, por exemplo, entre 15°C e 40°C.
[0171] Essa operação é conduzida como descrito na figura 1.
[0172] O fluxo líquido (F'7) é recuperado à saída do ou dos condensadores.
[0173] O fluxo líquido (F7) é introduzido em um decantador 5' que separa a fase aquosa (F'e) da fase orgânica (F'β+F'g).
[0174] O éster esperado presente no fluxo (F'g) é enviado para um dispositivo de extração líquido/líquido 6' alimentado, por exemplo, a contracorrente, por um fluxo (F'w) de água C.
[0175] À saída do extrator líquido/líquido 6', obtém-se um fluxo (F'12) compreendendo em maior quantidade água e em menor quantidade álcool e vestígios de ácido carboxílico, e um fluxo (F'n) compreendendo em maior quantidade éster de ácido carboxílico, empobrecido em álcool, em água e em ácido carboxílico, que é posteriormente enviado para uma coluna de destilação 7' da qual se recupera: na parte superior de destilação um fluxo (F'14) compreendendo quantidades residuais de álcool e de água, e na parte inferior de destilação um fluxo (F'73) compreendendo o éster purificado.
[0176] O processo de acordo com a invenção é particularmente interessante, em virtude das vantagens que proporciona.
[0177] Uma das vantagens do processo da presente invenção é que consome menos energia.
[0178] De fato, a presença da etapa de extração líquido/líquido torna a segunda destilação da fase orgânica resultante da etapa extração líquido/líquido bastante mais econômica do ponto de vista energético.
[0179] Os exemplos que se seguem ilustram a invenção, sem contudo, a limitarem.
[0180] Para uma melhor compreensão, os exemplos serão doravante descritos com referência à figura 2. Os exemplos que se seguem são dados para uma produção final de 100 kg/h de acetato de etila.
[0181] Um reator de esterificação 1 é alimentado por introdução simultânea de etanol A com um débito de 56 kg/h e de ácido acético B com um débito de 69 kg/h. O débito total de alimentação é denominado débito (Fo).
[0182] É igualmente introduzido no reator de esterificação 1, 2, 3 kg de ácido metano-sulfônico, como catalisador. O reator de esterificação 1 tem uma capacidade de 230 kg.
[0183] É injetado e purgado regularmente ácido metano-sulfônico, de maneira a manter a atividade catalítica.
[0184] A temperatura de entrada do reator é de 117°C. O reator é adiabático.
[0185] O fluxo de saída do reator de esterificação (F?) alimenta de seguida uma coluna de esterificação 2. Essa coluna compreende 16 pratos teóricos. Funciona a uma pressão de 1,5x105 Pa (1,5 bar absolutos) e tem uma temperatura na parte inferior da coluna de 118°C.
[0186] O fluxo proveniente da parte inferior da coluna de esterificação (Fs) e contendo em maior quantidade ácido acético é reciclado para a entrada do reator de esterificação 1.
[0187] A reciclagem do referido fluxo (Fs) é efetuada de forma a que a razão molar de ácido acético para etanol seja de 16 à entrada 0 do reator 1. Nessas condições, a razão específica entre o débito de reciclagem (Fs) e o débito de alimentação (Fo) é de 12.
[0188] O fluxo na parte superior de coluna (F2) contendo em maior quantidade acetato de etila (90% em massa), água de reação (8% em massa) e 2,0% em massa de etanol não convertido é condensado em um permutador 4 e de seguida enviado para um decantador 5 no qual são separadas duas fases.
[0189] A fase aquosa (Fs) contendo em maior quantidade água e em menor quantidade etanol e acetato de etila. Essa fase aquosa (Fs) é enviada para uma coluna de destilação com o objetivo de separar a água (Fie) e um fluxo compreendendo em maior quantidade o etanol não convertido e o acetato de etila que é reciclado no reator de esterificação (F75).
[0190] A fase orgânica (Fs+Fg) à saída do decantador 5 contém em maior quantidade o acetato de etila e, em saturação, água, etanol e vestígios de ácido acético.
[0191] Uma parte (Fe) dessa fase orgânica é reenviada para a parte superior de coluna para assegurar o refluxo com uma taxa de refluxo (F6)/(Fg) de 3,6.
[0192] A outra parte (Fg) da fase orgânica é de seguida enviada para um extrator líquido/líquido 6 funcionando em contracorrente a uma temperatura de 30°C, e à pressão atmosférica.
[0193] A razão entre as taxas de fluxo das fases orgânica e aquosa no início da etapa de extração líquido/líquido é de 6. O fluxo (F10) de água C, proveniente do fluxo (Fie).
[0194] À saída do extrator líquido/líquido 6 obtém-se um fluxo (F12) compreendendo em maior quantidade água e um fluxo (Fu) compreendendo em maior quantidade o éster que é depois enviado para uma coluna de destilação 7 de forma a eliminar a água e o etanol que ela contém para obter a qualidade desejada do produto final (F13).
[0195] O teor de etanol no acetato de etila, depois desta destilação final, é inferior a 0,03% em peso.
[0196] É reproduzido o processo de acordo com o exemplo 1 exceto a extração líquido/líquido. A parte (F9) da fase orgânica é de seguida destilada diretamente de forma a eliminar a água e o etanol que contém para obter a qualidade desejada do produto final.
[0197] É reproduzido o processo acima descrito no exemplo 1 para uma razão molar ácido acético/álcool de 7 à entrada 0 do reator 1.
[0198] É reproduzido o processo acima descrito no exemplo 1 comparativo para uma razão molar ácido acético/álcool de 7 à entrada 0 do reator 1.
[0199] É reproduzido o processo acima descrito no exemplo 1 para uma razão molar ácido acético/álcool de 25 à entrada 0 do reator 1.
[0200] É reproduzido o processo acima descrito no exemplo 1 comparativo para uma razão molar ácido acético/álcool de 25 à entrada 0 do reator 1.
[0201] É reproduzido o processo acima descrito no exemplo 1 para uma razão molar ácido acético/álcool de 5 à entrada 0 do reator 1.
[0202] É reproduzido o processo acima descrito no exemplo 1 comparativo para uma razão molar ácido acético/álcool de 5 à entrada 0 do reator 1.
[0203] Os resultados são apresentados no quadro abaixo, no qual a comparação entre os exemplos se entende como sendo iguais todos os outros parâmetros. Foi medido o consumo de vapor global do conjunto da instalação para cada um dos exemplos.
[0204] Constata-se que os processos dos exemplos de acordo com a invenção permitem diminuir o consumo de vapor global da instalação (medida no conjunto dos dispositivos da instalação), em comparação com os processos sem extração líquido/líquido, todas as características sendo iguais, além disso.
[0205] Constata-se igualmente que o aumento da razão molar ácido acético / etanol à entrada do reator de esterificação permite diminuir o consumo energético da coluna de destilação final do acetato de etila e, como tal, do consumo global da unidade.
Claims (10)
1. PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE UM ÉSTER DE ÁCIDO CARBOXÍLICO, caracterizado por ser realizado a partir de uma fase orgânica, resultante de uma reação de esterificação entre um ácido carboxílico e um álcool, em que a razão entre ácido carboxílico e álcool em referida reação de esterificação é de 7 a 25, a dita fase orgânica incluindo pelo menos 85% em massa, de preferência pelo menos 90% em massa, de éster de ácido carboxílico e pelo menos 15% em massa, de preferência pelo menos 10 % em massa, de álcool, água e menos de 0,02% em massa, em especial entre 0,01 e 0,02% em massa, de ácido carboxílico, em que compreende uma etapa de separação ao longo da qual pelo menos 10% em massa, de preferência pelo menos 20% em massa, e mais preferencialmente pelo menos 30% em massa, de álcool é extraído da fase orgânica para a fase aquosa e a fase orgânica é separada do ácido carboxílico por meio de uma operação de extração líquido/líquido ao colocar em contato a dita fase orgânica com uma fase aquosa para extrair o álcool e o ácido carboxílico presentes na fase orgânica para a fase aquosa, em que a razão entre as taxas de fluxo das fases orgânica e aquosa no início da etapa de extração líquido/líquido é compreendida entre 4 e 8, e em que, após a extração líquido/líquido, a dita fase orgânica apresenta a seguinte composição: - de 85 a 98% em massa, de preferência de 90 a 95% em massa de éster de ácido carboxílico, - de 0,5 a 3% em massa, de preferência de 1 a 2% em massa de álcool, - de 2 a 8% em massa, de preferência de 3 a 7% em massa de água.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por após a extração líquido/líquido se obter, de um lado, uma fase orgânica que compreende de 85 a 98% em massa, de preferência de 90 a 95% em massa de éster de ácido carboxílico e de 0,5 a 3% em massa, de preferência de 1 a 2% em massa de álcool e separada do ácido carboxílico, e, do outro lado, uma fase aquosa compreendendo a seguinte composição: - de 85 a 98% em massa, de preferência de 90 a 95% em massa de água, - de 2 a 6% em massa, de preferência de 3 a 5% em massa de álcool, - de 2 a 8% em massa, de preferência de 4 a 6% em massa de éster de ácido carboxílico, - menos de 0,02% em massa, em especial entre 0,01 e 0,02% em massa de ácido carboxílico.
3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela operação de extração líquido/líquido ser conduzida a uma temperatura compreendida entre 15 e 50°C, de preferência entre 20 e 40°C e é realizada a uma pressão compreendida entre 5x104 e 5x105 Pa (0,5 e 5 bar absolutos).
4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela fase orgânica compreendendo pelo menos 85% em massa, de preferência pelo menos 90% em massa de éster de ácido carboxílico e pelo menos 15 % em massa, de preferência pelo menos 10 % em massa de álcool, água e de 0,02% em massa, em especial entre 0,01 e 0,02% em massa de ácido carboxílico ser resultante das seguintes etapas: (a) reação de esterificação entre ácido carboxílico e álcool, de preferência na presença de um catalisador homogêneo ou heterogêneo, (b) destilação do meio reativo resultante da etapa (a), para obter na parte superior da coluna de destilação um fluxo de vapor compreendendo de 75 a 98% em massa de éster de ácido carboxílico, de 0 a 8% em massa de álcool, de 0 a 17% em massa de água e menos de 0,02% em massa, em especial entre 0,01 e 0,02% em massa de ácido carboxílico, (c) condensação do fluxo de vapor resultante da etapa (b), (d) separação das fases orgânica e aquosa, em especial por decantação.
5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela fase orgânica compreendendo pelo menos 85% em massa, de preferência pelo menos 90% em massa de éster de ácido carboxílico e pelo menos 15 % em massa, de preferência pelo menos 10 % em massa de álcool, água e de 0,02% em massa, em especial entre 0,01 e 0,02% em massa de ácido carboxílico ser resultante das seguintes etapas: (a1) destilação reativa entre o ácido carboxílico e o álcool, de preferência na presença de um catalisador, para obter na parte superior da coluna de destilação um fluxo de vapor compreendendo de 75 a 98% em massa de éster de ácido carboxílico, de 0 a 8% em massa de álcool e de 0 a 17% em massa de água, (b1) condensação do fluxo de vapor resultante da etapa (a'), (c1) separação das fases orgânica e aquosa, em especial por decantação.
6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo álcool e o ácido carboxílico serem introduzidos com uma razão molar ácido carboxílico/álcool compreendida entre 9 e 20.
7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela fase aquosa para extrair o álcool e o ácido carboxílico presentes na fase orgânica para a fase aquosa ser de água ou ser proveniente na totalidade ou em parte da fase aquosa resultante das etapas (d) ou (c') tendo sido submetida a uma purificação.
8. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo ácido carboxílico ser selecionado dentre os ácidos carboxílicos alifáticos tendo entre 1 a 6 átomos de carbono, de preferência ácido carboxílico e ácido acético.
9. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo álcool ser selecionado dentre etanol, butanol, n-propanol e ciclohexanol, de preferência o álcool é etanol.
10. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por pelo menos 10% em massa, de preferência pelo menos 20% em massa, e mais preferencialmente pelo menos 30% em massa, de álcool ser extraído da fase orgânica para a fase aquosa e a fase orgânica separada do ácido carboxílico recuperado na saída da etapa de extração líquido/líquido ser submetida a uma operação de destilação para recuperar na parte superior de destilação água e álcool, que não puderam ser eliminados na etapa de extração líquido/líquido, e na parte inferior da destilação o éster de ácido carboxílico purificado
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