BR112015030909B1 - Sistema resistente à incrustação para a preparação de um composto e processo resistente à incrustação para a preparação de um composto - Google Patents

Abstract

DESTILAÇÃO EM COLUNA RESISTENTE À INCRUSTAÇÃO E PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE COMPOSTOS. É divulgado aqui um sistema resistente à incrustação para a preparação de um composto por meio de destilação, o sistema incluindo uma zona de aquecimento do reagente; uma coluna de destilação em comunicação de fluido com a zona de aquecimento do reagente, em que a coluna de destilação compreende uma pluralidade de bandejas de destilação para a remoção de subprodutos dos reagentes e em que pelo menos 20% da pluralidade de bandejas de destilação são bandejas defletoras dispostas em uma configuração escalonada; em que cada bandeja contata uma porção oposta de uma parede interior da coluna de destilação a partir de uma porção contatada por uma bandeja, localizada acima da bandeja e por baixo da bandeja; e em que as bandejas defletoras estão dispostas em uma porção inferior da coluna de destilação.

Description

FUNDAMENTOS

[001] Esta divulgação se refere a uma coluna de destilação resistente à incrustação e a um processo para a fabricação de compostos e, em particular, a fabricação de compostos tais como os ésteres de (met)acrilato usando a coluna de destilação.

[002] Os compostos, tais como ésteres de acrilato e metacrilato (coletivamente, “(met)acrilato”) são utilizados em uma grande variedade de aplicações. Vários sistemas são utilizados na fabricação de ésteres de (met)acrilato. Estes sistemas podem envolver uma etapa de reação e uma etapa de destilação, onde a etapa de reação e a etapa de destilação podem ser integradas, para produzir o éster de (met)acrilato de matérias-primas selecionadas.

[003] Bandejas de destilação são utilizadas na coluna de destilação ou em uma parte do sistema de destilação para separar o produto (por exemplo, o éster de (met)acrilato) a partir de outros materiais neste. Bandejas de destilação, tais como bandejas de crivo, por exemplo, são placas de metal de crivo com pequenos orifícios que permitem que o gás a partir de uma região reativa flua através da coluna de destilação. Líquido reativo se acumula sobre as bandejas de crivo e flui através das bandejas de crivo e para dentro de um tubo de descida segmentar abaixo em uma bandeja de crivo adjacente. No entanto, durante a destilação, a incrustação das bandejas de destilação com os materiais acumulados nas mesmas ocorre ao longo de um uso prolongado. Líquidos reativos, tais como catalisadores ácidos (por exemplo, ácido sulfúrico (H2SO4)) ou subprodutos, podem tornar-se arrastados com o gás a partir da região reativa e podem também acumular- se sobre as bandejas de destilação.

[004] Os materiais acumulados entopem os orifícios nas bandejas de crivo, perturbando e/ou impedindo o fluxo de gás e líquido, o que resulta em um aumento na pressão diferencial, por exemplo, queda de pressão, na coluna de destilação. O aumento da pressão diferencial, por sua vez leva a uma diminuição da capacidade de produção ao longo do tempo, até o ponto em que o sistema é interrompido para limpeza. Em alguns sistemas, o período de tempo de tais intervalos de manutenção para essa limpeza é a cada poucos meses.

[005] Por conseguinte, existe uma necessidade de um sistema e um processo que apresenta melhora da resistência à incrustação na purificação ou na fabricação de compostos tais como ésteres de (met)acrilatos, diminuição da diferencial de pressão devido ao incrustação do sistema, o aumento da capacidade de produção e/ou longos períodos de tempo entre limpezas de manutenção.

SUMÁRIO

[006] É aqui revelado um sistema resistente à incrustação para a fabricação de um composto a partir de um reagente, o sistema compreendendo uma zona de aquecimento do reagente; e uma coluna de destilação em comunicação de fluido com a zona de aquecimento do reagente, a coluna de destilação compreendendo uma pluralidade de bandejas de destilação para remover um subproduto a partir do reagente e o composto; em que pelo menos 20% da pluralidade de bandejas de destilação são bandejas defletoras dispostas em uma configuração escalonada, onde cada bandeja contata uma porção oposta de uma parede interior da coluna de destilação a partir de uma porção contatada por uma bandeja que se encontra acima da bandeja e por baixo da bandeja; e as bandejas defletoras estão dispostas em uma porção inferior da coluna de destilação.

[007] É aqui revelado também um processo que é resistente à incrustação para a fabricação de um composto a partir de um reagente, o processo compreendendo a reação do material de partida em uma zona de aquecimento do reagente para gerar uma fase de vapor; destilar a fase de vapor em uma coluna de destilação, estando a coluna de destilação em comunicação de fluido com a zona de aquecimento do reagente; em que a coluna de destilação é composta por uma pluralidade de bandejas de destilação para remover os subprodutos do material de partida e o composto, em que pelo menos 20% da pluralidade de bandejas de destilação são bandejas defletoras dispostas em uma configuração escalonada, em que cada bandeja contata uma porção oposta de uma parede interior da coluna de destilação a partir de uma porção contatado por uma bandeja localizada acima da bandeja e abaixo da bandeja e as bandejas defletoras estão dispostas em uma porção inferior da coluna de destilação; separar e remover um composto bruto, água de reação, os materiais de partida não reagidos, e subprodutos provenientes da coluna de destilação; e recuperar o composto a partir da coluna de destilação.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[008] A Figura 1 é uma vista lateral de uma seção transversal longitudinal da coluna de destilação;

[009] A Figura 2 é uma vista em corte transversal superior da coluna de destilação e uma bandeja defletora disposta no seu interior;

[010] As Figuras 3A-3D são vistas laterais, na direção do fluxo de líquido em toda a superfície da bandeja defletora, de uma bandeja defletora única tendo (A) uma configuração de dique serrilhada, (B) uma configuração de dique lisa, (C) uma configuração de dique retangular, e (D) uma configuração de dique arredondada;

[011] A Figura 4 é uma vista lateral de uma seção transversal longitudinal de uma zona de aquecimento de reagente integrada ou zona de reação/aquecimento da coluna de destilação;

[012] A Figura 5 é uma vista lateral de uma seção transversal longitudinal da coluna de destilação em comunicação de fluido com um recipiente de reação externa;

[013] A Figura 6 é um gráfico que representa o diferencial de pressão (numa escala varia de 0 a 140 mmHg) ao longo do tempo de um sistema comparativo utilizado na fabricação de ésteres de (met)acrilato;

[014] A Figura 7 é um gráfico que representa o diferencial de pressão (numa escala que vai de 0 a 140 mmHg) ao longo do tempo do sistema resistente à incrustação para a fabricação de ésteres de (met)acrilato de acordo com uma modalidade da invenção; e

[015] A Figura 8 é um gráfico que representa o diferencial de pressão (numa escala que vai de 0 a 40 mm Hg) ao longo do tempo do sistema resistente à incrustação para a preparação de ésteres de (met)acrilato de acordo com uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[016] É divulgada aqui uma coluna de destilação resistente à incrustação (a seguir “coluna de destilação”), em que uma porção da coluna de destilação compreende bandejas defletoras em vez de bandejas de crivo. A coluna de destilação pode ser utilizada como parte de um sistema de reação para a produção de compostos, tais como ésteres de (met)acrilato. Em uma modalidade, a coluna de destilação pode incluir uma zona de aquecimento de reagente, ou uma zona de aquecimento de reagente combinado e de reação combinadas. Em outra modalidade, a coluna de destilação está em comunicação de fluido com um recipiente de reação que funciona como zona de aquecimento de reagente e uma zona de reação. A coluna de destilação pode ser montada no recipiente de reação, ou é externa ao recipiente de reação em comunicação de fluido com o recipiente de reação. A coluna de destilação, juntamente com o recipiente de reação e outros acessórios (por exemplo, bombas, refervedores, condensadores, e outros semelhantes) serão referidos como um sistema resistente à incrustação.

[017] Em uma modalidade, uma ou mais (ou todas) bandejas de crivo na coluna de destilação são substituídas por bandejas defletoras. O uso de bandejas defletoras facilita a cascata de líquidos a partir de uma badeja defletora para a próxima badeja defletora em um tipo cachoeira de fluxo. As bandejas defletoras auxiliam na separação de materiais de partida que não reagiram, subprodutos e similares, a partir do composto do produto de reação, que é então recuperado para processamento, purificação e/ou utilização adicional. A coluna de destilação pode ser utilizada vantajosamente para produzir compostos tais como ésteres de (met)acrilato com uma diferencial de pressão reduzida na coluna de destilação e um mínimo de paralisação, o que leva a um aumento da eficiência da produção e, consequentemente, reduzir os custos de fabricação.

[018] Assim, um processo resistente à incrustação para a preparação de um composto, tal como um éster de (met)acrilato usando a coluna de destilação é também divulgado. O processo compreende o aquecimento de um material de partida em uma fase líquida para gerar uma fase de vapor. A fase de vapor é destilada na coluna de destilação. A coluna de destilação é usada para separar e remover um produto bruto de reação, água da reação, materiais de partida que não reagiram, subprodutos a partir da coluna de destilação usando uma pluralidade de bandejas defletoras dispostas no interior da coluna de destilação. As bandejas defletoras são bandejas anti- incrustação porque previnem a incrustação das bandejas de crivo na coluna de destilação e minimizam o diferencial de pressão no interior da coluna de destilação. A pluralidade de bandejas na coluna de destilação compreende pelo menos 20% de bandejas defletoras com base no número total de bandejas. Um produto tal como um éster de (met)acrilato é removido da coluna de destilação.

[019] Com referência à Figura 1, uma coluna de destilação 10 compreende uma pluralidade de bandejas de crivo 12 e uma pluralidade de bandejas defletoras 14, em que uma ou mais das bandejas defletoras 14 têm um dique 22 a uma borda das mesmas. As bandejas 14 defletoras estão dispostas mais abaixo na coluna de destilação que as bandejas de crivo 12. Em uma modalidade, os 20 por cento das bandejas de crivo, especificamente 15 por cento das bandejas de crivo, e mais especificamente 10 por cento das bandejas de crivo de uma coluna de destilação são substituídas por bandejas defletoras.

[020] As bandejas defletoras 14 são as bandejas mais inferiores na coluna de destilação 10. As bandejas de crivo 12 ficam acima das bandejas defletoras 14 na coluna de destilação 10. O número de bandejas defletoras é selecionado de acordo com a aplicação particular, equipamentos e condições de operação. As bandejas defletoras situam-se na porção inferior da coluna de destilação. Em uma modalidade, os dois terços inferiores, especificamente, a metade inferior, e mais especificamente o um quarto inferior do comprimento da coluna de destilação 10 contém bandejas defletoras. Ao eliminar a pluralidade de bandejas defletoras 14, na posição mais baixa da coluna de destilação 10, uma redução significativa da incrustação do sistema é obtida. Qualquer bandeja defletora apropriada para utilização em uma coluna de destilação pode ser empregada. A forma e/ou o tipo de badeja defletora são selecionados de acordo com a aplicação, equipamento e condições operacionais particulares. Exemplos de bandejas defletoras apropriadas, também conhecidas como bandejas “shower deck”, são uma bandeja defletora tipo haste, uma bandeja defletora tipo placa, uma bandeja defletora tipo pente, e semelhantes, ou uma combinação que compreende pelo menos uma das acima expostas.

[021] As bandejas defletoras estão dispostas em uma posição substancialmente horizontal em relação ao centro ou eixo vertical da coluna de destilação. As bandejas defletoras 14 são escalonadas, ou seja, cada bandeja sucedendo contata uma porção diferente, especificamente uma porção oposta, da parede interior da coluna de destilação a partir da porção contatada por uma bandeja precedente e uma bandeja sucedendo na linha de fluxo de fluido. Em outras palavras, cada bandeja está localizada em uma parte diferente, porção de deslocamento da parede interior da coluna de destilação em relação à parte da parede contatada pela bandeja localizada imediatamente acima da mesma, bem como a bandeja localizada imediatamente abaixo desta. Este arranjo promove um efeito cascata, onde o líquido acumulado em uma bandeja defletora 14 transborda para a próxima badeja defletora imediatamente inferior e onde partículas são presas pela bandeja. Este processo é repetido em todas as bandejas defletoras localizados na coluna de destilação 10, prendendo, assim, aprisionar uma quantidade significativa do subproduto indesejável, sem prejudicar a mobilidade dos líquidos desejados dentro da coluna de destilação 10. A posição precisa das bandejas defletoras em relação umas às outras é selecionada de acordo com a aplicação particular, e pode ser uniforme ou não uniforme no que diz respeito à distância entre estas na direção vertical da coluna de destilação 10. Na Figura 1, cada uma das bandejas defletoras 14 mostrada é uma bandeja defletora tipo prato em contato estreito com o bordo arqueado da mesma a uma parede interior da coluna de destilação 10. Cada uma das bandejas defletoras 14 está disposta substancialmente na horizontal em relação à, e é em um intervalo igual, na direção vertical da coluna de destilação 10.

[022] Em uma modalidade, a coluna de destilação 10 representada na Figura 1 pode ser fabricada através da adaptação de uma porção das bandejas de crivo em uma coluna de destilação existente com bandejas defletoras. A adaptação é realizada através da substituição das bandejas de crivo na porção inferior da coluna de destilação 10. Em alternativa, a coluna de destilação 10 pode ser fabricada por métodos conhecidos na técnica.

[023] A Figura 2 representa uma vista superior da coluna de destilação. Como pode ser visto na Figura 2, uma bandeja defletora 14 abrange 55% a 90%, especialmente 58 a 85%, e, mais especificamente, 60 a 80% da área da seção transversal da coluna de destilação 10. A bandeja defletora pode geralmente ter uma configuração “bandeja de chuveiro” com um dique de transbordo 22 localizado na extremidade da badeja defletora 14, por exemplo, um dique serrilhado. Um painel de suporte pode ser localizado na área 25. Assim, em uma modalidade o corpo da bandeja pode ser lisa com um dique serrilhado. Material de lamas (por exemplo, material polimérico de vários pesos moleculares e outras partículas sólidas) se acumulam numa bandeja até que a quantidade seja grande o bastante para que uma certa quantidade seja lavada para fora da bandeja com o líquido em cascata, ou seja, lodo e sólidos particulados acumulam-se até um ponto em que o líquido se move em cascata os move ao longo do dique e os libera para baixo para a parte inferior da coluna de destilação, onde eles podem ser reciclados ou removidos com as corrente líquidas inferiores. Em uma modalidade, como mostrado na Figura 3A, o dique de transbordamento é serrilhado. Além disso, como mostrado na Figura 3A, cada serrilhado tem um ângulo θ de 75 a 100, especificamente 85 a 95 graus para um serrilhado adjacente em uma modalidade. A configuração serrilhada serve para inibir o movimento das partículas no fluido. Em outras palavras, as partículas contidas no líquido irão assentar por detrás do dique e são separadas do líquido, que pode, em seguida, fluir em cascata para o fundo da coluna de destilação. Outras configurações de retenção das partículas para o transbordamento de dique podem ser utilizadas, por exemplo, topo plano (Figura 3B), retangular (Figura 3C), arredondadas (Figura 4D), irregulares, e semelhantes, ou uma combinação de pelo menos duas configurações. Em uma modalidade, cada uma das bandejas defletoras tem um dique.

[024] Em outro aspecto, como mostrado na Figura 3, o dique de transbordamento 22 está disposto sobre um painel de suporte 24, por exemplo, uma nervura vertical ou em estrutura forma de viga tipo I. O painel de suporte 24 pode ser um único painel ou pode compreender uma pluralidade de painéis (não mostrada). Nesta modalidade o dique de transbordamento 22 pode ser fixamente ligado ao painel de suporte 24 por meio de rebites, soldagem, adesivo ou semelhante, ou pode ser removivelmente fixado por meio de parafusos, roscas e porcas, ou semelhantes. Alternativamente, o painel de suporte 24 pode também ser formado a partir da borda de cada bandeja defletora 14 por dobragem do material em folha da bandeja defletora 14. Em ainda outra modalidade, a totalidade do dique pode ser formada diretamente na extremidade superior do painel de apoio 24 mostrado na Figura 3B, por exemplo, dobrando a extremidade do painel (que, se desejado, foi modificado para ter a configuração de retenção de partículas desejada). Em ainda outra modalidade, o próprio deflector pode ser dobrado ou formado para proporcionar um dique integrado e deflector, tal como representado na Figura 3B.

[025] Além disso, como mostrado na Figura 3, a extremidade completa da bandeja defletora 14 compreende os recortes dentados ou outras formas de retenção de partículas. Em alternativa, apenas uma parte da extremidade da bandeja defletora pode ter as serrilhas ou outras formas de retenção de partículas. Em alternativa, somente algumas ou nenhuma das bandejas defletoras pode ter as serrilhas ou outras formas de retenção de partículas. Exemplos não limitativos de tais formas de retenção de partículas incluem as projeções de qualquer forma que se estende para fora a partir da superfície, entalhes que se estendem em direção à superfície, de qualquer forma ou tamanho podem ser selecionados. Referindo novamente às Figuras 3, em uma modalidade, as projeções nas bandejas defletoras na pluralidade de bandejas defletoras são em forma de gancho, com as porções em forma de gancho opostas à direção do fluxo em cada bandeja defletora.

[026] A coluna de destilação 10 está em comunicação de fluido com uma zona de aquecimento do reagente. A zona de aquecimento pode ser uma zona de aquecimento ou uma zona de aquecimento reagente combinado e de reação, que forma uma parte integrante da coluna de destilação (como mostrado, por exemplo, na Figura 4), ou a zona de aquecimento pode ser separada a partir do recipiente de reação (como mostrado, por exemplo, na Figura 5). Como pode ser visto na Figura 4, a porção inferior 16 da coluna de destilação é uma zona de aquecimento ou uma zona de aquecimento/reação combinada, onde os reagentes podem ser adicionados e aquecidos, ou adicionados, reagidos, e aquecidos, e a partir da qual os produtos podem ser removidos. Assim, em uma modalidade, em principalmente o aquecimento, ou apenas aquecimento ocorre na zona 16, e a reação ocorre na parte de bandeja, a porção de destilação, ou as porções de bandeja e destilação da coluna. Em outra modalidade, o aquecimento e a reação ocorrem na zona 16, embora possa também ocorrer na porção de bandeja, porção de destilação, ou porções de bandeja e destilação da coluna. A zona 16 pode ser aquecida externamente para aquecer o material de partida e/ou para promover a reação.

[027] A utilização de uma zona de aquecimento ou aquecimento/reação integrado e coluna de destilação como mostrado na Figura 4 evita uma etapa de destilação separada, a qual conserva a energia (por exemplo, para o aquecimento) e os custos de material. Estas configurações integradas são particularmente úteis para a realização de reações limitadas pelo equilíbrio, tais como reações esterificação e transesterificação. Produção, ou a conversão, pode ser aumentada de forma significativa, devido à remoção contínua de produtos de reação a partir de uma zona reativa no recipiente de reação 16. Esta configuração também melhora a capacidade de produção da coluna de destilação 10. As matérias-primas são selecionadas de acordo com as suas respectivas propriedades tais como a volatilidade relativa, e a temperatura de destilação é selecionada de acordo com o produto de reação desejado e a capacidade de produção.

[028] Em outra modalidade, a zona de aquecimento é externa à coluna de destilação. Por exemplo, os reagentes podem ser aquecidos separadamente e injetados na coluna e misturados na coluna. Nesta modalidade, a reação ocorre na porção de bandeja, a porção de destilação, ou as porções de bandeja e destilação da coluna. Mais geralmente, o aquecimento e a reação ocorrem num recipiente de reação separado. Nestas modalidades, o recipiente de reação funciona como zona de aquecimento/reação. Por exemplo, a coluna de destilação 10 pode ser montada no recipiente de reação (não mostrado). Em alternativa, o recipiente de reação é em um circuito fechado de recirculação com a coluna de destilação 10, como mostrado na Figura 5. A Figura 5 mostra uma coluna de destilação 10, que é separada a partir de, mas em comunicação de fluido com um recipiente de reação 18. Os reagentes são carregados para o recipiente de reação, reagidos, e os vapores são transportados para a coluna de destilação 10, onde os produtos podem ser separados a partir de vapores, reagentes, e subprodutos. Produtos e subprodutos podem ser removidos do recipiente de reação 18, e alguns subprodutos podem ser removidos a partir da coluna de destilação. Líquido coletado na parte inferior da coluna de destilação 10 pode ser encaminhado de volta para o recipiente de reação 18 para processamento adicional. Os componentes adicionais podem ser adicionados à coluna de destilação a fim de facilitar o processamento dos reagentes. Exemplos não limitativos de tais componentes adicionais incluem um refervedor, um condensador, uma bomba, um segundo recipiente de reação, uma segunda coluna de destilação, um reservatório de separação de fase, um conduto, um controlador, um termômetro, um manômetro de pressão, ou uma combinação dos mesmos.

[029] A coluna de destilação 10 pode ser utilizada para a fabricação de compostos tais como ésteres de (met)acrilato e os ácidos (met)acrílicos. Tal como aqui utilizado, o uso do termo “(met)”, seguido por qualquer outro termo, tal como acrilato se refere a ambos os acrilatos e metacrilatos. Por exemplo, o termo “(met)acrilato” se refere a acrilato ou metacrilato; o termo “(met) acrílico” se refere ao acrílico ou metacrílico; e o termo “ácido (met) acrílico” se refere a qualquer ácido acrílico ou ácido metacrílico. Exemplos de ésteres de (met)acrilatos adequados incluem, entre outros, metacrilato de metil, metacrilato de etil, metacrilato de hidroxietil, metbutil acrilatoo, acrilato de etil, acrilato de 2-etilhexil, butil acrilato, e semelhantes. Embora ésteres de (met)acrilato sejam o foco da presente divulgação, a coluna de destilação não é limitada aos mesmos, e pode ser igualmente aplicada a qualquer reação aplicável e/ou processo de destilação em que a resistência de incrustação é desejada, por exemplo ácidos (met)acrílicos.

[030] No processo para a fabricação de compostos como um éster (met)acrilato, os materiais de partida (reagentes), catalisadores, solventes, aceleradores, inibidores e outros reagentes que facilitam a fabricação do produto desejado são carregados na zona de aquecimento, a zona de aquecimento/reação, ou o recipiente de reação e aquecidos. Em uma modalidade, em um método de utilização da coluna de destilação 10, materiais e quaisquer outros reagentes de partida são carregados para a zona 16 da coluna de destilação (ver Figura 4), e, em particular, uma zona de reação de aquecimento 16, ou o recipiente de reação 18 (ver Figura 5). Os reagentes são aquecidos a uma temperatura adequada para gerar vapores que são liberados para a coluna de destilação. A reação pode ocorrer na zona de aquecimento ou no recipiente de reação, na coluna de destilação, ou ambos. O composto do produto é então destilado para remover os materiais de partida, os subprodutos, e semelhantes. A destilação é um processo de separação de misturas à base de diferenças de volatilidade dos componentes na mistura de líquido em ebulição, e a este respeito, é um processo de separação orientada para o equilíbrio do vapor/líquido, em vez de uma reação química.

[031] Se a destilação na coluna de destilação é realizada como uma etapa separada (tal como representado na Figura 5) ou está integrada com a zona de aquecimento (como visto na Figura 4), os vapores na fase de vapor gerados no recipiente de reação ou zona de aquecimento são encaminhados para a coluna de destilação. Após a destilação, o produto desejado (por exemplo, o éster (met)acrilato) é removido a partir de uma porção de sobrecarga da coluna de destilação. O éster de (met)acrilato pode também ser submetido a purificação adicional e/ou processamento para remover subprodutos de reação de peso molecular mais leve (“leves”), que também podem ser extraídos com o produto da reação de éster de (met)acrilato a partir da coluna de destilação.

[032] Os materiais de partida, produtos de reação, e/ou subprodutos podem ficar em suspensão com a fase de vapor, uma vez que esta entra na coluna de destilação. Partículas indesejadas (subprodutos) também podem ser produzidas na coluna de destilação conforme os reagentes se deslocam através da coluna de destilação. Como discutido mais abaixo, quando uma bandeja de crivo é usada como a bandeja mais inferior da destilação, polímeros e outros materiais sólidos podem sujar as bandejas de destilação inferior, bloqueando as aberturas na bandeja onde os vapores devem passar, eventualmente, tornando o processo de destilação inoperável. Ésteres de (met)acrilato são particularmente susceptíveis à polimerização indesejável em condições de planta de fabricação de acrilato (ou sistema) quando os vapores condensados de acrilato se acumulam em pools líquidos ou filmes que contêm concentrações reduzidas de inibidores de polimerização.

[033] A pluralidade de bandejas defletoras separa e mantém subprodutos de reação de peso molecular mais pesado (“pesados”, tendo um peso molecular maior do que o produto desejado), os materiais que não reagiram e outros subprodutos, bem como outros materiais que podem ser incluídos ou retidos, tal como ácido sulfúrico (H2SO4), na fase de vapor conforme a fase de vapor continua através da coluna de destilação. As bandejas defletoras podem ser removidas a partir da coluna de destilação para a limpeza quando substancialmente cobertas com pesados.

[034] A seleção e aplicação de uma pluralidade de bandejas defletoras na região inferior da coluna de destilação resulta em reduzida incrustação de sistemas utilizados para a fabricação de ésteres de (met)acrilato. Como resultado da redução da incrustação da pluralidade de bandejas de destilação, aumentos e/ou flutuações na diferencial de pressão na coluna de destilação são reduzidos.

[035] Em uma modalidade, o diferencial de pressão na coluna de destilação é inferior a 100 unidades dP (por exemplo, polegadas de água ou milímetros (mm) de mercúrio (Hg)). Em uma outra modalidade, o diferencial de pressão na coluna de destilação é inferior a 80 unidades dP. Em ainda outra modalidade, o diferencial de pressão na coluna de destilação é inferior a 50 unidades dP. Em ainda outra modalidade, o diferencial de pressão na coluna de destilação é inferior a 25 unidades dP. Em uma modalidade, o diferencial de pressão na coluna de destilação é de 6 a 100 unidades de DP, especificamente 8 a 80 unidades de DP, e mais especificamente de 10 a 60 unidades dP. Em uma modalidade específica, as unidades dP são mm Hg.

[036] As propriedades anti-incrustantes conferidas pelas bandejas defletoras aqui descritas ainda resultam na extensão do período de tempo entre a limpezas de manutenção. As propriedades de resistência de incrustação, conferidas por meio de bandejas defletoras aqui descritas também resultam em uma redução da taxa de transferência de coluna e, consequentemente, na capacidade de produção. Em uma modalidade, a redução na taxa de produção de coluna de destilação é inferior a 40% da taxa máxima de produção entre as limpezas de manutenção. Em outra modalidade, a redução na coluna de destilação é inferior a 30% da taxa máxima de produção entre limpezas de manutenção. Em ainda outra modalidade, a redução na taxa de produção de coluna de destilação é inferior a 20% da taxa máxima de produção entre limpezas de manutenção, quando comparada com uma coluna de destilação, que não contém bandejas defletoras.

[037] A utilização de bandejas defletoras na coluna de destilação para a fabricação de ésteres de (met)acrilato, por conseguinte, fornece várias vantagens sobre outros sistemas utilizados para a fabricação de ésteres de (met)acrilato, incluindo, entre outros, melhoria da taxa de transferência de coluna, fluxo de vapor melhorado, reduzida incrustação, reduzido arrastamento, uma redução na diferencial de pressão global, e/ou flutuações da mesma.

EXEMPLOS Exemplo 1

[038] Este exemplo comparativo foi realizado para demonstrar a o diferencial de pressão ao longo do tempo utilizando um sistema comparativo para a fabricação de butil acrilato. Uma zona de aquecimento/reação integrada e coluna de destilação equipada com três bandejas de crivo dispostas em uma porção inferior da coluna de destilação. O diferencial de pressão na coluna de destilação foi medido ao longo de um período de tempo de 45 dias. O diferencial de pressão (dP) foi medido em uma escala que varia de 0 a 140 mm Hg, usando um instrumento comercialmente disponível. Os resultados do diferencial de pressão na coluna de destilação em função do tempo são fornecidos no gráfico na Figura 6.

[039] Como pode ser visto a partir da Figura 6, o diferencial de pressão na coluna de destilação varia significativamente ao longo do tempo. Como mostrado na Figura 6, o dP inicial, ou da dP coluna limpa, foi de 6 unidades dP. Os resultados fornecidos na Figura 6 também mostram que o diferencial de pressão global aumenta significativamente ao longo do tempo, indo desde cerca de 20 a cerca de 50 unidades dP durante o início do uso da coluna de destilação até cerca de 120 unidades dP para o fim do período de tempo durante o qual foi utilizado na coluna de destilação. Após o dP na coluna de destilação exceder 70 unidades dP ao longo de um período de 45 dias, o sistema foi desligado para limpeza. O período total de tempo no gráfico representado na Figura 6 é de 290 dias. Um total de quatro períodos de desativação ocorreu durante este período geral de tempo, como refletido durante os períodos em que o diferencial de pressão é 0 unidades dP na Figura 6. Durante os períodos de alta demanda do produto durante este período de funcionamento, a taxa de transferência da coluna foi reduzida em até 50% da taxa de transferência da coluna limpa, a fim de prolongar o tempo de funcionamento.

[040] As flutuações significativas e alta diferencial de pressão que ocorrem ao longo do tempo, devido à obstrução do sistema comparativo resulta na redução da capacidade de produção, levando a intervalos de manutenção mais frequentes (paralisações), a fim de remover os depósitos acumulados. Exemplo 2

[041] Este exemplo foi realizado para demonstrar o diferencial de pressão ao longo do tempo usando uma modalidade de sistema resistente à incrustação aqui descrito para a fabricação do butil acrilato. A zona de aquecimento/reação integrada da coluna de destilação descrita acima no Exemplo 1 foi usada, com a exceção de que todas as bandejas de crivo utilizadas no Exemplo 1 foram substituídas por bandejas defletoras. A coluna de destilação foi, assim, equipada com três bandejas defletoras. O diferencial de pressão na coluna de destilação foi medido ao longo de um período de tempo de 290 dias. O diferencial de pressão (dP) foi medido na mesma escala e utilizando o mesmo instrumento de diferencial de pressão tal como descrito acima em relação ao Exemplo 1. Os resultados de diferencial de pressão na coluna de destilação em função do tempo são fornecidos no gráfico da Figura 7.

[042] Como pode ser visto a partir da Figura 7, o diferencial de pressão na coluna de destilação não flutua significativamente ao longo do tempo em comparação com o sistema comparativo do Exemplo 1. Os resultados fornecidos na Figura 7 mostram também que o diferencial de pressão global é relativamente constante ao longo do tempo, indo desde cerca de 0 a cerca de 25 unidades dP durante o tempo total durante o qual a coluna de destilação foi utilizada.

[043] Estes resultados são ainda exemplificados no gráfico representados na Figura 8, em que os mesmos resultados são representados graficamente em uma escala menor de dP variando de 0 a 40 mm Hg. Os resultados na Figura 8 mostram ainda que as flutuações no dP que ocorrem ao longo do tempo são geralmente muito menores do que aquelas mostradas para o sistema comparativo do Exemplo 1. Como se pode ver através de uma comparação da Figura 6 com a Figura 7, as flutuações mostradas na Figura 7 (bem como Figura 8) parecem ser devido às flutuações relativamente normais nas taxas de fluxo de vapor ou líquido (ou taxa de funcionamento da coluna em operação), que ocorrem durante o processo de destilação. Quando a taxa de fluxo de vapor foi reduzida, o dP na coluna de destilação retornaria a um nível basal de dP da coluna limpa.

[044] O diferencial de pressão global relativamente constante e reduzido do sistema resistente à incrustação demonstra que incrustação reduzida ocorreu no sistema em relação ao sistema comparativo do Exemplo 1. O sistema para a redução da incrustação na fabricação de ésteres de (met)acrilato melhora assim significativamente a capacidade de produção do éster de (met)acrilato produzido a partir destes e ampliado significativamente o período de tempo para intervalos de manutenção entre limpezas do sistemas para mais de 200 dias.

[045] Diversas modalidades exemplares específicas são indicadas a seguir.

[046] Modalidade 1: Um sistema resistente à incrustação para a preparação de um composto que compreende: zona de aquecimento de reagente; e uma coluna de destilação em comunicação de fluido com a zona de aquecimento do reagente; em que a coluna de destilação compreende uma pluralidade de bandejas de destilação para remover os subprodutos do composto, pelo menos, 20% da pluralidade de bandejas de destilação são bandejas defletoras dispostas em uma configuração escalonada, cada bandeja contata uma porção diferente de uma parede interna do coluna de destilação a partir de uma porção contatada por uma bandeja, localizada acima da bandeja e por baixo da bandeja, e as bandejas defletoras estão dispostas em uma porção inferior da coluna de destilação.

[047] Modalidade 2: O sistema resistente à incrustação da modalidade 1, em que uma extremidade ou uma porção de uma extremidade da bandeja defletora compreende uma configuração de retenção de partícula.

[048] Modalidade 3: O sistema resistente à incrustação de qualquer uma das modalidades 1-2, em que uma bandeja defletora ocupa 55 a 90 por cento da área da seção transversal da coluna de destilação em sua localização na coluna de destilação.

[049] Modalidade 4: O sistema resistente à incrustação de qualquer uma das modalidades 1-3, em que a zona de aquecimento é uma zona de aquecimento/reação combinada integrado com a coluna de destilação.

[050] Modalidade 5: O sistema resistente à incrustação de qualquer uma das modalidades 1-4, em que a zona de aquecimento é um reator em comunicação de fluido com a coluna de destilação.

[051] Modalidade 6: O sistema resistente à incrustação de qualquer uma das modalidades 1-5, em que o diferencial de pressão na coluna de destilação é inferior a 100 unidades dP.

[052] Modalidade 7: O sistema resistente à incrustação de qualquer uma das modalidades 1-6, em que o diferencial de pressão na coluna de destilação é de 6 unidades dP a 100 unidades dP.

[053] Modalidade 8: O sistema resistente à incrustação de qualquer uma das modalidades 1-7, em que uma redução da taxa de transferência da coluna da capacidade de produção na coluna de destilação é inferior a 20% da taxa máxima de produção entre os intervalos de manutenção.

[054] Modalidade 9: Um processo resistente à incrustação para a preparação de um composto, o processo compreendendo: aquecer um reagente em uma zona de aquecimento para gerar uma fase de vapor; destilar a fase de vapor em uma coluna de destilação, a coluna de destilação estando em comunicação de fluido com a zona de aquecimento; em que a coluna de destilação compreende uma pluralidade de bandejas de destilação para remover os subprodutos do reagente e o composto, pelo menos 20% da pluralidade de bandejas de destilação são bandejas defletoras dispostas em uma configuração escalonada, cada bandeja contata uma porção oposta de uma parede interior da coluna de destilação a partir de uma porção contatada por uma bandeja, localizada acima da bandeja e por baixo da bandeja, e as bandejas defletoras estão dispostas em uma porção inferior da coluna de destilação; separar e remover um composto em bruto, água de reação, matérias-primas que não reagiram, e um subproduto a partir da coluna de destilação; e recuperar o composto a partir da coluna de destilação.

[055] Modalidade 10: O sistema resistente à incrustação de modalidade 9, em que o diferencial de pressão na coluna de destilação é inferior a 100 unidades dP.

Claims (5)

1. Sistema resistente à incrustação para a preparação de um composto, caracterizadopelo fato de compreender: - uma zona de aquecimento do reagente; e - uma coluna de destilação (10) em comunicação de fluido com a zona de aquecimento do reagente (16, 18); em que: - a coluna de destilação (10) compreende uma pluralidade de bandejas de destilação para remover os subprodutos do composto, a pluralidade de bandejas de destilação compreendendo uma pluralidade de bandejas de peneiras (12) e uma pluralidade de bandejas defletoras (14); - pelo menos 20% da pluralidade de bandejas de destilação são bandejas defletoras (14) dispostas em uma configuração escalonada; - cada bandeja defletora (14) contata uma porção diferente de uma parede interna da coluna de destilação (10) a partir de uma porção contatada por uma bandeja defletora (14) localizada acima da bandeja (14) e abaixo da bandeja defletora (14); - as bandejas defletoras (14) estão dispostas em uma porção inferior da coluna de destilação (10); e - em que a bandeja defletora (14) ocupa 55 a 90 por cento da área de seção transversal da coluna de destilação (10) em sua localização na coluna de destilação (10).

2. Sistema resistente à incrustação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de uma extremidade ou uma porção de uma extremidade da bandeja defletora (14) compreender uma barragem tendo uma configuração para retenção de partículas.

3. Sistema resistente à incrustação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a zona de aquecimento (16, 18) é uma zona de aquecimento/reação (16) combinada integrada com a coluna de destilação (10).

4. Sistema resistente à incrustação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a zona de aquecimento (16, 18) ser um reator (18) em comunicação de fluido com a coluna de destilação (10).

5. Processo resistente à incrustação para a preparação de um composto, o processo sendo caracterizado pelo fato de compreender: - aquecer um reagente em uma zona de aquecimento (16, 18) para gerar uma fase de vapor; - destilar a fase de vapor em uma coluna de destilação (10), estando a coluna de destilação em comunicação de fluido com a zona de aquecimento (16, 18); em que: - a coluna de destilação (10) compreende uma pluralidade de bandejas de destilação (10) para remover os subprodutos do reagente e o composto, - pelo menos 20% da pluralidade de bandejas de destilação (10) são bandejas defletoras (14) dispostas em uma configuração escalonada, - cada bandeja defletora (14) contata uma porção oposta de uma parede interna da coluna de destilação (10) a partir de uma porção contatada por uma bandeja defletora (14) localizada acima da bandeja (14) e abaixo da bandeja (14), e - as bandejas defletoras (14) estão dispostas em uma porção inferior da coluna de destilação (10); - separar e remover um composto em bruto, água de reação, matérias-primas que não reagiram e um subproduto a partir da coluna de destilação (10); e - recuperar o composto a partir da coluna de destilação (10), em que a bandeja defletora (14) ocupa 55 a 90 por cento da área de seção transversal da coluna de destilação (10) em sua localização na coluna de destilação (10).

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