BR112014019729B1 - método para fabricar álcool isopropílico - Google Patents

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Abstract

1 / 1 resumo “mã‰todo para fabricar ãlcool isopropãlico” o presente pedido refere-se a um mã©todo de fabricar ã¡lcool isopropã­lico. ãlcool isopropã­lico com pureza alta ã© obtido a partir de uma alimentaã§ã£o incluindo ã¡gua e ã¡lcool isopropã­lico. alã©m disso, a energia usada em um processo de obter o ã¡lcool isopropã­lico e o custo de investimento para instalaã§ãµes de fabricaã§ã£o sã£o reduzidos.

Description

“MÉTODO PARA FABRICAR ÁLCOOL ISOPROPÍLICO” [Campo Técnico] [0001] O presente pedido refere-se a um método de fabricar álcool isopropílico.
[Técnica Fundamental] [0002] Álcool isopropílico (IPA) foi usado para vários propósitos, por exemplo, como um limpador na indústria de eletrônicos para fabricar um dispositivo semicondutor, um mostrador de cristal líquido (LCD), etc.
[0003] Álcool isopropílico, por exemplo, pode ser fabricado a partir de propileno, acetona, etc. Na maioria dos casos, visto que um reagente incluindo álcool isopropílico é uma mistura azeotrópica contendo água, é difícil separa o álcool isopropílico desta.
[Descrição] [Problema Técnico] [0004] Um objetivo do presente pedido é suprir um método de fabricar álcool isopropílico.
[Solução Técnica] [0005] Este pedido refere-se a um método de fabricar álcool isopropílico. Um método de fabricação exemplar pode incluir suprir uma alimentação incluindo álcool isopropílico a uma coluna de parede divisória (DWC) a ser refinada na coluna de parede divisória.
[0006] A coluna de parede divisória é um mecanismo projetado para destilar uma alimentação incluindo três componentes incluindo um denominado material de ponto de ebulição baixo, material de ponto de ebulição intermediário e material de ponto de ebulição alto. A coluna de parede divisória é termodinamicamente equivalente a uma coluna de Petlyuk que é coluna de destilação termicamente ligada. A coluna de Petlyuk é projetada de uma tal maneira que um pré-fracionador e uma coluna principal estão dispostos em uma estrutura termicamente integrada, desse modo, o / 8 material de ponto de ebulição baixo e o material de ponto de ebulição alto são primariamente separados no pré-fracionador, cada um de uma porção de topo e uma porção de fundo do pré-fracionador é introduzido a uma área de suprimento da coluna principal e, desse modo, o material de ponto de ebulição baixo, o material de ponto de ebulição intermediário e o material de ponto de ebulição alto são separados na coluna principal. Em comparação, a coluna de parede divisória é projetada de uma tal maneira que o pré-fracionador está integrado dentro do separador principal pela instalação de uma parede divisória na coluna.
[0007] Por exemplo, a coluna de parede divisória pode ter uma estrutura descrita na FIG. 1. A FIG. 1 mostra uma coluna de parede divisória 100 exemplar. Como mostrado na FIG. 1, a coluna de parede divisória exemplar 100 pode ter uma estrutura cujo interior é dividido por uma parede divisória 101 e que inclui um condensador superior 102, um refervedor inferior 103, etc. Além disso, o interior da coluna de parede divisória 100 pode ser dividido em, por exemplo, uma porção de topo 104, uma porção de fundo 105, uma área de suprimento superior 106, uma área de suprimento inferior 107, uma área de fluxo de saída superior 108 e uma área de fluxo de saída inferior 109, como mostrado na FIG. 1 que é virtualmente dividido por linhas pontilhadas. Aqui, o termo “áreas de suprimento superior e inferior” pode referir-se respectivamente a áreas superiores e inferiores quando uma área em que a parede divisória 101 está localizada, em um espaço cuja alimentação é suprida entre os espaços divididos pela parede divisória 101 na estrutura da coluna de parede divisória, é dividida em uma direção longitudinal da eoluna de parede divisória 100. Além disso, o termo “áreas de fluxo de saída superior e inferior” pode referir-se respectivamente a áreas superiores e inferiores quando uma área em que a parede divisória 101 está localizada, em um espaço cujo produto é fluído entre os espaços divididos pela parede divisória 101 na estrutura da coluna de parede divisória, é / 8 dividida na direção longitudinal da coluna de parede divisória 100.
[0008] Um tipo específico da coluna de parede divisória que é usado em um processo de destilação de álcool isopropílico não é particularmente limitado. Por exemplo, a coluna de parede divisória com uma estrutura geral como mostrado na FIG. 1, ou um coluna de parede divisória cujo local ou forma da parede divisória foi projetado para ser mudado em consideração à eficiência de separação, pode ser usada. além disso, o número de placas e o diâmetro interno da coluna de parede divisória não são particularmente limitados, e pode ser ajustado, por exemplo, com base em diversas placas teóricas que é inferida a partir de uma curva de destilação considerando uma composição de alimentação.
[0009] No método de fabricação, a alimentação introduzida na coluna de parede divisória pode incluir álcool isopropílico e água. O teor de água da alimentação pode ser de 10.000 ppm ou menos, 2.500 ppm ou menos ou 2.200 ppm ou menos. Além disso, o limite inferior do teor de água na alimentação pode ser de 1.000 ppm, por exemplo. No método de fabricação, visto que o teor de água na alimentação é de um fator muito importante para a eficiência de energia do processo de destilação, etc., pode ser necessário que o teor de água seja ajustado dentro da faixa descrita acima. A alimentação pode incluir álcool isopropílico e água e a composição específica não é particularmente limitada, contanto que o teor de água é controlado dentro da faixa descrita acima. Em gera, vários tipos de impurezas podem estar incluídos na alimentação, dependendo de qual método é usado para fabricar a alimentação incluindo álcool isopropílico e as impurezas podem ser eficientemente removidas pelo método descrito acima.
[00010] A alimentação, por exemplo, pode ser suprida à área de suprimento superior 106 da coluna de parede divisória. Isto é, quando suprese a alimentação à coluna de parede divisória, o refino eficiente de álcool isopropílico pode ser possível pelo suprimento da alimentação à área de / 8 suprimento superior 106, por exemplo, como mostrado na FIG. 1, em consideração à composição de alimentação.
[00011] A alimentação introduzida pelo método descrito acima pode ser suprida à coluna de parede divisória em uma vazão de, por exemplo, 5.000 kg/h a 13.000 kg/h. Além disso, a temperatura da alimentação suprida à coluna de parede divisória pode ser controlada, por exemplo, de 75°C a 135°C, de 80°C a 100°C ou de 85°C a 95°C. Suprindo a alimentação na vazão e temperatura descritas acima, a eficiência de separação apropriada pode ser atingida.
[00012] Durante o processo de destilação em que a alimentação é suprida à coluna de parede divisória, uma temperatura de operação de uma parte superior do DWC pode ser controlada, por exemplo, de 40°C a 140°C ou de 60°C a 86°C.
[00013] Além disso, uma temperatura de operação de uma parte inferior da coluna de parede divisória pode ser controlada, por exemplo, para ser de 170°C ou menos ou 121°C ou menos. Controlando-se as condições de operação da coluna de parede divisória como descrito acima, uma destilação eficiente de acordo com a composição de alimentação pode ser possível. Quando a temperatura de operação da parte inferior da coluna de parede divisória é diminuída, a temperatura de operação da parte superior da coluna de parede divisória também pode ser diminuída e, portanto, uma utilidade fria para esfriar a parte superior pode ser mudada. Neste caso, existe um problema em que todas as condições de processo já projetadas necessitam ser mudadas. Consequentemente, o limite inferior da temperatura de operação da parte inferior da coluna de parede divisória não é particularmente limitada em geral, contanto que a faixa de temperatura da água de esfriamento usada para refinar álcool isopropílico não é mudada e pode ser de 90°C ou mais ou 95°C ou mais, por exemplo.
[00014] No método de fabricação, a condição de operação da coluna de / 8 parede divisória, se necessário, pode ser adicionalmente ajustada em consideração da eficiência de separação, etc.
[00015] Por exemplo, no processo de refino, a pressão de operação superior pode ser controlada de 0,1 kg/cm2 a 10,0 kg/cm2 ou de 0,2 kg/cm2 a 1,2 kg/cm2. Sob a pressão de operação, a destilação eficiente de acordo com a composição de alimentação pode ser possível.
[00016] Além disso, em um estado de operação normal, a quantidade de refluxo para a coluna de parede divisória das emissões de topo da coluna de parede divisória podem ser controlados de 7.000 kg/h a 22.000 kg/h ou de 8.000 kg/h a 20.000 kg/h. Além disso, em um estado de operação normal, a quantidade de refluxo para a coluna de parede divisória das emissões de fundo da coluna de parede divisória pode ser controlada de 8.000 kg/h a 26.000 kg/h ou de 9.000 kg/h a 23.000 kg/h.
[00017] Operando-se a coluna de parede divisória usando-se o método descrito acima, o álcool isopropílico com pureza alta pode ser refinado a partir da alimentação predeterminada introduzida. Em uma forma de realização, o produto incluindo o álcool isopropílico pode ser descarregado para a área de fluxo de saída inferior 109 da coluna de parede divisória após o processo de destilação. Ajustando-se uma área de fluxo de saída do produto de uma tal maneira, o álcool isopropílico com pureza mais alta pode ser obtido a partir do produto. Em uma outra forma de realização, o teor de água no produto pode ser de 300 ppm ou menos, 250 ppm ou menos, 200 ppm ou menos ou 150 ppm ou 100 ppm ou menos.
[Efeitos Vantajosos] [00018] De acordo com o presente pedido, o álcool isopropílico com pureza alta pode ser obtido a partir de uma alimentação contendo água e álcool isopropílico. Além disso, a energia usada no processo de obter álcool isopropílico e custo de investimento de instalações de fabricação podem ser reduzidos.
/ 8 [Breve Descrição dos Desenhos] [00019] A FIG. 1 é um diagrama que mostra uma coluna de parede divisória exemplar.
100: coluna de parede divisória (DWC)
101: parede divisória
102: condensador
103: refervedor
104: porção de topo
105: porção de fundo
106: área de suprimento superior
107: área de suprimento inferior
108: área de fluxo de saída superior
109: área de fluxo de saída inferior [Melhor Modo para Realizar a Invenção] [00020] A seguir, o presente pedido será descrito em mais detalhes, referindo-se ao Exemplo do presente pedido e Exemplos Comparativos. Entretanto, deve ser observado que o escopo do presente pedido não está restrito a estes Exemplos.
Exemplo 1 [00021] Um processo de refino foi realizado pelo suprimento de uma alimentação incluindo álcool isopropílico na coluna de parede divisória tendo uma estrutura mostrada na FIG. 1. Diversas placas teóricas calculadas a partir de uma curva de destilação considerando uma composição de alimentação foram usadas como diversas placas da coluna de parede divisória. Uma alimentação incluindo 97,5 % em peso a 98,5 % em peso de álcool isopropílico, 0,5 % em peso a 1,0 % em peso (5,000 ppm a 10,000 ppm) de teor de água e 0,3 % em peso a 1,0 % em peso de outras impurezas contendo álcool etílico, etc. Foi usado. Como mostrado na FIG. 1, o processo de refino foi realizado pela introdução da alimentação em uma área de suprimento / 8 superior da coluna de parede divisória. Quando introduz-se a alimentação na área de suprimento superior da coluna de parede divisória, a vazão foi mantida em torno de 6.250 kg/h e uma temperatura da alimentação foi mantida em torno de 90°C. Em um estado estacionário, o refino foi realizado enquanto mantém-se a pressão de operação de uma parte superior da coluna de parede divisória em torno de 1,1 kg/cm2, a temperatura de operação da parte superior em torno de 73°C e a temperatura de operação da parte inferior em torno de 108°C. Os produtos incluindo álcool isopropílico refinado foram obtidos em uma área de fluxo de saída inferior da coluna de parede divisória.
Exemplo 2 [00022] O processo de refino foi realizado do mesmo modo como no Exemplo 1 exceto que uma alimentação tendo 0,25 % em peso (2.500 ppm) do teor de água foi usado.
Exemplo 3 [00023] O processo de refino foi realizado do mesmo modo como no Exemplo 1 exceto que a temperatura de operação da parte superior da coluna de parede divisória foi de 40°C.
Exemplo 4 [00024] O processo de refino foi realizado do mesmo modo como no Exemplo 1 exceto que a temperatura de operação da parte superior da coluna de parede divisória foi de 140°C.
Exemplo Comparativo 1 [00025] O processo de refino foi realizado do mesmo modo como no Exemplo 1 exceto que a temperatura de operação da parte superior da coluna de parede divisória foi de 35°C.
Exemplo Comparativo 2 [00026] O processo de refino foi realizado do mesmo modo como no Exemplo 1 exceto que a temperatura de operação da parte superior da coluna de parede divisória foi de 150°C.
/ 8
Exemplo Comparativo 3 [00027] O processo de refino foi realizado do mesmo modo como no Exemplo 1 exceto que a temperatura de operação da parte inferior da coluna de parede divisória foi de 85°C. Neste caso, embora o consumo de calorias por si só seja pequeno, a temperatura da água de esfriamento usada em um condensador foi significantemente diminuída e, portanto, houve um problema em que uma condição de projeto de processo teve que ser mudada.
Exemplo Comparativo 4 [00028] O processo de refino foi realizado do mesmo modo como no Exemplo 1 exceto que a temperatura de operação da parte inferior da coluna de parede divisória foi de 180°C.
Exemplo Comparativo 5 [00029] O processo de refino foi realizado do mesmo modo como no Exemplo 1 exceto que uma alimentação tendo 1,1 % em peso (11.000 ppm) do teor de água foi usado.
[00030] As composições de produtos obtidos pela realização dos processos de refino dos Exemplos e Exemplos Comparativos e os consumos de caloria do refervedor e do condensador em cada processo são mostrados na Tabela 1.
[Tabela 1]
Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 Exemplo 4 Exemplo Comparativo 1 Exemplo Comparativo 2 Exemplo Comparativo 3 Exemplo Comparativo 4 Exemplo Comparativo 5
Composição do produto IPA 99,978 % em peso 99,978 % em peso 99,978 % em peso 99,978 % em peso 99,978 % em peso 99,975 % em peso 99,978 % em peso 99,978 % em peso 99.980 % em peso
Água 100 ppm 100 ppm 100 ppm 100 ppm 100 ppm 100 ppm 100 ppm 100 ppm 100 ppm
Outros 120 ppm 120 ppm 120 ppm 120 ppm 120 ppm 150 ppm 120 ppm 100 ppm 100 ppm
Rendimento do calor do refervedor 2.28 Gcal/h 2,24 Gcal/h 2,30 Gcal/h 2,31 Gcal/h 2,36 Gcal/h 2,47 Gcal/h 2,31 Gcal/h 2,50Gcal/h 11,16 Gcal/h
Rendimento do calor do condensador 2.01 Gcal/h 1,97 Gcal/h 2,18 Gcal/h 2,18 Gcal/h 2,23 Gcal/h 2,34 Gcal/h 2,13 Gcal/h 2,37 Gcal/h 10,92 Gcal/h
/ 1

Claims (8)

1. Método para fabricar álcool isopropílico, caracterizado pelo fato de que compreende:
introduzir uma alimentação que compreende álcool isopropílico e água em uma área de suprimento superior de uma coluna com parede divisória, em que o teor de água da alimentação é 1.000 a 10.000 ppm;
destilar a alimentação enquanto mantém-se uma temperatura de operação de uma parte superior da coluna de parede divisória a 40°C a 140°C e uma temperatura de operação de uma parte inferior da coluna de parede divisória a 170°C ou menos; e obter produtos compreendendo álcool isopropílico de uma área de fluxo de saída inferior da coluna de parede divisória.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de água na alimentação é de 2.500 ppm ou menos.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vazão de introdução da alimentação é controlada em 5.000 kg/h a 13.000 kg/h.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura da alimentação é controlada em 75°C a 135°C.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura de operação da parte superior da coluna de parede divisória é controlada de 60°C a 86°C.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura de operação da parte inferior da coluna de parede divisória é controlada a 121°C ou menos.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma pressão de operação da parte superior da coluna de parede divisória é controlada de 0,1 kg/cm2 a 10,0 kg/cm2.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de água dos produtos é de 300 ppm ou menos.
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