BR112016001427B1 - sistema e método de separação de óxidos de propileno - Google Patents
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Abstract
SISTEMAS, MÉTODOS E APARATOS PARA SEPARAÇÃO DE ÓXIDOS DE ALQUILENO. Um sistema separador de óxido de propileno que compreende uma coluna de destilação, um decantador e um sistema de lavagem com água. A coluna de destilação configurada para receber um fluxo de óxido de propileno bruto, descarregar um fluxo de impurezas compreendendo metanol e água e descarregar um fluxo inferior compreendendo a maior parte do óxido de propileno introduzido no fluxo de óxido de propileno bruto. O decantador é configurado para receber pelo menos parte do fluxo de impureza e um solvente hidrocarboneto para proporcionar a formação, no decantador, de uma fase orgânica e uma fase aquosa. A fase orgânica compreende óxido de propileno e um solvente hidrocarboneto e é enviada à coluna de destilação. A fase aquosa compreende predominantemente metanol por peso e água que entra no fluxo de impurezas. O sistema de lavagem com água é configurado para receber e purgar a fase aquosa do sistema de separação de óxido de propileno.
Description
[001] Esta solicitação reivindica o benefício e prioridade da Solici- tação de Provisória de Patente dos EUA n.0 61/859.549, protocolada em 29 de julho de 2013, que é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[002] A presente invenção refere-se a um processo de purifica- ção e recuperação de óxido de propileno, que é formado a partir da epoxidação de propileno com hidroperóxidos derivados da oxidação de isobutano, etilbenzeno ou cumeno. Em particular, o processo aperfei- çoa a separação de aldeídos leves como o formaldeído e o acetaldeí- do do óxido de propileno.
[003] Cerca de 14,5 bilhões de libras de óxido de propileno são produzidas todos os anos. O óxido de propileno possui várias aplica- ções. O propileno possui diversas aplicações. De 60% a 70% de todo o óxido de propileno é convertido em polióis de poliéter para produção de plásticos do tipo poliuretano. Cerca de 20% do óxido de propileno é hidrolisado para produção de propileno glicol através de um processo acelerado por reação térmica ou catálise ácida ou básica. Outros pro- dutos importantes são o polipropileno glicol, éteres de propileno glicol e carbonato de propileno. Para produzir esses produtos finais, é ne- cessário óxido de propileno livre de impurezas.
[004] Os métodos de produção de óxido de alquileno que empre- gam óxido de propileno envolvem hidrocloração e epoxidação das ole- finas correspondentes. Os oxidatos usados nos processos de epoxida- ção são derivados de hidrocarbonetos secundários ou terciários por oxidação direta com oxigênio molecular; portanto, contêm impurezas e precursores oxigenados. Outras impurezas oxigenadas também são geradas na etapa de epoxidação de olefinas. Os óxidos de alquileno brutos, tais como o óxido de propileno, em especial aqueles produzi- dos pela epoxidação de oxidados de hidrocarbonetos, contêm quanti- dades significativas de impurezas oxigenadas que são difíceis de se- parar dos óxidos de alquileno. As impurezas geralmente incluem água, ácidos, álcoois, aldeídos, cetonas e ésteres. Existe uma necessidade de melhora contínua dos sistemas e métodos de separação de óxido de propileno dessas impurezas constituintes de fluxos efluentes de vá- rios métodos de produção de óxido de propileno.
[005] A Patente dos EUA n0. 3.338.800 ensina a destilação extra- tiva de óxidos de alquilenos com 3 a 18 átomos de carbono usando um solvente de parafina ou nafta- parafina. Mais especificamente, aquela patente sugere que as impurezas oxigenadas com ponto de ebulição a 5o C do ponto de ebulição do óxido de alquileno podem ser separadas por destilação extrativa usando-se com solventes hidrocarbonetos de parafinas com pontos de ebulição pelo menos 35o C acima dos pontos de ebulição das referidas impurezas. O problema abordado por esta patente é que as frações de epóxido produzidas pela oxidação direta de compostos com insaturação etilênica com oxigênio molecular na fase liquida contêm impurezas que, devido aos seus pontos de ebuli- ção, são semelhantes ao produto epóxido desejado e não podem ser separadas por técnicas de destilação convencionais.
[006] A Patente dos EUA N. 3.881.996 ensina que a sequência de etapas de fracionamento afeta significativamente a pureza final do óxido de propileno obtido, sobretudo em relação ao conteúdo de aldeí- do. São obtidos resultados substancialmente melhores quando a reti- rada do acetaldeído e de materiais de ponto de ebulição anterior pre- cede a etapa na qual o óxido de propileno é separado do aldeído pro- piônico e dos materiais com pontos de ebulição mais elevados. Esse resultado é altamente incomum e não corresponde ao desempenho calculado costumeiro do equipamento de destilação fracionada. O in- ventor acredita que podem estar ocorrendo durante a destilação rea- ções químicas que interferem nas etapas normais de transferência de massa, produzindo assim resultados anormais. Entretanto, nenhuma justificativa científica foi apresentada.
[007] As Patentes dos EUA N0. 3.464.897 e 3.843.488 ensinam que o uso de solventes hidrocarbonetos de 8 a 20 átomos de carbono pode remover eficazmente as impurezas C5-C7 do óxido de propileno durante destilação extrativa. A Patente dos EUA no. 3.607.669 ensina um método de separação do óxido de propileno da água por meio de destilação da mistura na presença de uma parafina acíclica ou cíclica contendo 8 a 12 átomos de carbono por meio da quebra do azeótropo de água e óxido de propileno sob alta pressão. Diversas outras paten- tes dos EUA, tais como 4.140.588, 5.000.825, 5.006.206, 5.116.466, 5.116.467, 5.139.622, 5.145.561, 5.145.563, 5.154.803, 5.154.804, 5.160.587, 5.340.446, 5.620.568, 5.958.192 e 6.559.248, refletem o uso de vários solventes em operações de destilação extrativa para pu- rificação de óxido de propileno. As Patentes dos EUA n0. 2.550.847, 2.622.060, 3.350.417, 3.477.919, 4.691.034, 4.691.035, 5.106.458 e 5.107.002 ensinam como separar o metilformiato do óxido de propile- no. Embora essas patentes ensinem como remover impurezas seleci- onadas de óxido de propileno, nenhuma delas aborda a retirada de aldeídos, sobretudo o formaldeído e o acetaldeído.
[008] A Patente dos EUA n0. 6.024.840 utiliza o metanol como solvente extratos para retirar o acetaldeído do propileno. Entretanto, o próprio metanol solvente torna-se um contaminante do óxido de propi- leno, com ponto de ebulição semelhante. A Patente dos EUA n0. 7.705.167 ensina a lavagem com água do óxido de propileno seguida pelo contato da fase aquosa com o solvente extrator de hidrocarbonetos seguido de destilação. Tais ensinamentos não são práticos para melho- rar as plantas atuais. Como é difícil recuperar um óxido de propileno que contém aldeídos totais abaixo de 50 ppm e livre de formaldeído, sobretudo para o óxido de propileno produzido pelo processo de hidro- peroxidação de terc-butil, é objetivo da presente invenção fornecer um método que possa ser aplicado em plantas existentes para recuperar óxido de propileno em alto estado de pureza, com baixo conteúdo de aldeídos e sem perda substancial do produto óxido de propileno.
[009] Um aspecto da invenção refere-se a um sistema de sepa- ração do óxido de propileno que inclui uma coluna de destilação confi- gurada para receber um fluxo de óxido de propileno bruto, descarregar um fluxo de impurezas contendo metanol e água e descarregar um fluxo inferior contendo a maior parte do óxido de propileno que entra no fluxo de óxido de propileno bruto; um decantador configurado para receber o fluxo de impurezas e um solvente hidrocarboneto para pro- porcionar a formação no decantador de uma fase orgânica contendo óxido de propileno e solvente hidrocarboneto e uma fase aquosa que compreende a maioria do peso porcentual do metanol e da água que entraram no fluxo de impurezas; e um sistema de lavagem com água configurado para receber e purgar a fase aquosa do sistema separa- dor de óxido de propileno, no qual a fase orgânica no decantador é enviada à coluna de destilação.
[0010] O fluxo de óxido de propileno bruto pode ser uma corrente efluente do reator de óxido de propileno, como em um sistema de pro- cessamento de óxido de propileno/terc-butanol. A coluna de destilação pode incluir um condensador de topo, e a coluna de destilação é confi- gurada com uma purga de vapor no topo de componentes não con- densados do condensador no topo de destilação. O decantador pode ser um decantador de topo localizado na coluna de destilação e rece- ber o fluxo de impurezas do decantador de topo. Por outro lado, o de- cantador pode ser um decantador lateral à coluna de destilação e re- ceber o fluxo de impurezas de um dreno líquido lateral na coluna de destilação. A coluna de destilação pode ser uma coluna de solventes e componentes leves. O sistema de lavagem com água pode incluir um misturador, como um misturador estático, e um coalescedor. Além dis- so, um removedor de solvente pode receber o fluxo da parte inferior da coluna de destilação, na qual o fluxo de removedor de solvente do to- po contém maior parte do óxido de propileno que entra no removedor de solvente no fluxo inferior da coluna de destilação e descarrega o fluxo de removedor de solvente, que compreende ao menos parte do solvente hidrocarboneto recebido no decantador. Além disso, uma co- luna de extração pode submeter o fluxo de removedor de solvente ori- ginário do topo de destilação para uma extração de solventes hidro- carbonetos para remover impurezas, caracterizado pelo fato de que a coluna de extração purga as impurezas removidas que contêm formal- deído para o sistema de lavagem com água.
[0011] Outro aspecto da invenção relaciona-se a um método de se- paração de óxido de propileno de um fluxo de óxido de propileno bruto em um sistema separador, sendo que o método inclui: introdução do fluxo de propileno bruto em uma coluna de destilação, retirada de um fluxo de impurezas da coluna de destilação para um decantador, sendo que o fluxo de impurezas contém metanol e água; introdução do solven- te hidrocarboneto no decantador, formando no decantador uma fase orgânica que contém óxido de propileno e solvente hidrocarboneto e uma fase aquosa que contém a maioria do peso porcentual de metanol e da água introduzida no decantador no fluxo de impurezas, lavando a fase aquosa com água, purgando a fase aquosa lavada do sistema se- parador e enviando a fase orgânica para a coluna de destilação.
[0012] A descarga do fluxo de impurezas de incluir descarga do fluxo de impurezas para o decantador por meio de um condensador de topo da coluna de destilação, sendo que o método inclui também a purga de um fluxo de vapor do condensador de topo. Por outro lado, a descarga do fluxo de impurezas pode compreender a descarga do flu- xo de impurezas para o decantador por meio de um dreno líquido late- ral na coluna de destilação. O método pode incluir descarga do fluxo inferior da coluna de destilação, sendo que o fluxo inferior contém a maior parte do óxido de propileno que entra na coluna de destilação a partir do fluxo de óxido de propileno bruto, separação do formaldeído do fluxo inferior e envio do formaldeído para um sistema de lavagem com água que realiza a lavagem da fase aquosa com água.
[0013] Ainda outro aspecto da invenção refere-se ao sistema de se- paração de óxido de propileno, que inclui uma coluna de destilação con- figurada para receber um fluxo de óxido de propileno processado bruto, descarregar um fluxo de impurezas que compreende metanol e água e descarregar o fluxo inferior que contém a maior parte do óxido de propi- leno que entra no fluxo de óxido de propileno bruto processado, um mis- turador configurado para misturar um produto cáustico (isto é, que é ou contém hidróxido de sódio) ao fluxo de impurezas para criar um fluxo de impurezas tratado causticamente; e uma coluna de lavagem em contra- corrente configurada para submeter a impureza tratada causticamente tanto à extração aquosa como à extração orgânica.
[0014] A coluna de lavagem em contracorrente pode purgar um flu- xo aquoso contendo a maior parte da quantidade de metanol e água do fluxo de impurezas. Além disso, a coluna de lavagem em contracorrente pode descarregar um fluxo orgânico (contendo um solvente hidrocarbo- neto e óxido de propileno) para a coluna de destilação. Uma coluna de extração pode ser posicionada a jusante da coluna de destilação e con- figurada para purgar o formaldeído para o misturador, no qual o formal- deído é direcionado do fluxo inferior da coluna de destilação.
[0015] O sistema de separação de óxido de propileno pode incluir também: uma coluna de destilação de compostos leves configurada para receber um fluxo de óxido de propileno bruto, remover componen- tes leves e descarregar um fluxo inferior da coluna de produtos leves e destilação que compreende a maior parte do óxido de propileno obtido do fluxo de óxido de propileno bruto, e uma coluna de destilação de componentes pesados, configurada para receber o fluxo da parte infe- rior da coluna de componentes leves e destilados, remover os compo- nentes pesados e descarregar um fluxo no topo que compreende a maioria do propileno originário do fluxo da coluna de destilados e produ- tos leves, no qual o fluxo do topo é, total ou parcialmente, o fluxo de óxido de polipropileno bruto processado. Alternativamente, a separação de óxido de propileno pode incluir: uma coluna de destilação de com- postos pesados configurada para receber um fluxo de óxido de propile- no bruto, remover componentes pesados do óxido de propileno bruto e descarregar um fluxo no topo da coluna que compreende a maior parte do óxido de propileno obtido do fluxo de óxido de propileno bruto, e uma coluna de destilação configurada para receber o fluxo do topo, remover componentes pesados do fluxo da topo e descarregar um fluxo da parte inferior da colune de componentes leves e destilados que contém a maior parte do óxido de propileno derivado do fluxo do topo, no qual a coluna de componentes leves e destilados é, total ou parcialmente, o fluxo de óxido de polipropileno bruto processado.
[0016] A descrição precedente apresentou, de maneira ampla, as características e vantagens técnicas da presente invenção para que a descrição detalhada da invenção, que é apresentada a seguir, seja mais bem compreendida. Outras características de vantagens da in- venção serão descritas a seguir e constituirão o assunto das reivindi- cações da invenção. Os versados na técnica deverão perceber que o conceito e as modalidades específicas reveladas podem ser pronta- mente utilizadas para modificar ou projetar outras estruturas para reali- zação dos mesmos objetivos da presente invenção. Os versados na técnica também deverão perceber que tais construções equivalentes não se afastam do espírito e do escopo da invenção, conforme defini- dos nas reivindicações em anexo. As novas características, que acre- dita-se serem características da invenção, tanto quanto à sua organi- zação como ao método de operação, junto com outros objetos e van- tagens, serão mais bem compreendidos a partir da descrição a seguir, quando considerada em conjunto com as figuras que a acompanham. Contudo, fica expressamente entendido todas e cada uma das figuras são fornecidas apenas com finalidade ilustrativa e descritiva e não se pretende que definam os limites da presente invenção.
[0017] Essas e outras características, aspectos e vantagens da pre- sente invenção serão mais bem entendidos referindo-se à descrição a seguir, às reivindicações em anexo aos desenhos a seguir, onde:
[0018] A Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático de um sistema de separação de óxido de propileno de acordo com uma modalidade.
[0019] A Figura 2 é um esquema, incluindo uma coluna de solven- tes e componentes leves, de acordo com uma modalidade, conforme usado na planta-piloto.
[0020] A Figura 3 é um esquema, incluindo uma coluna de "remo- vedor" de solvente, de acordo com uma modalidade, conforme usado na planta-piloto.
[0021] A Figura 4 é um bloco esquemático de um sistema de sepa- ração de óxido de propileno de acordo com várias modalidades.
[0022] A Figura 5 é um bloco esquemático de uma porção frontal de um sistema de separação de óxido de propileno de acordo com uma modalidade.
[0023] A Figura 6 é um bloco esquemático de uma porção traseira de um sistema de separação de óxido de propileno associado à por- ção frontal mostrada na Figura 5 de acordo com uma modalidade.
[0024] A Figura 7 é um bloco esquemático de outra porção frontal de um sistema de separação de óxido de propileno de acordo com uma modalidade.
[0025] A Figura 8 é um bloco esquemático de um exemplo de uma porção traseira de um sistema de coluna de solventes e componentes leves da parte frontal da Figura 7 de acordo com uma modalidade.
[0026] A Figura 9 é um bloco esquemático de outro exemplo de uma porção traseira de um sistema de coluna de solventes e componentes leves da parte frontal da Figura 7 de acordo com uma modalidade.
[0027] A Figura 10 é um bloco esquemático de uma porção traseira de um sistema de separação de óxido de propileno associado à porção frontal mostrada nas Figuras 7 a 9 de acordo com uma modalidade.
[0028] A Figura 11 é um bloco esquemático de mais uma porção frontal de um sistema de separação de óxido de propileno de acordo com uma modalidade.
[0029] A Figura 12 é um bloco esquemático de uma porção trasei- ra de um sistema de separação de óxido de propileno associado à porção frontal mostrada na Figura 11 de acordo com uma modalidade.
[0030] Fica entendido que as várias modalidades não são limita- das aos arranjos e instrumentalidade mostrados nos desenhos.
[0031] A presente descrição será compreendida mais facilmente por referência À descrição detalhada a seguir de modalidades preferi- das da invenção, assim como dos exemplos nela incluídos. Vários flu- xos são discutidos em toda a presente descrição como contendo impu- rezas, que são identificadas abaixo no contexto de cada fluxo específi- co. Embora vários fluxos possam ser identificados abaixo por nomes mais específicos, os fluxos são considerados como fluxos com impure- zas na medida em que são identificados como contendo impurezas.
[0032] Um método de produção de óxido de propileno (PO), tam- bém conhecido como epoxipropano, epóxido de propileno, óxido de 1,2-propileno, metil oxirano, 1,2-epoxipropano, óxido de propeno, óxi- do de metil etileno e óxido de metiletileno, será descrito a seguir. Pri- meiramente, conforme mostrado no Esquema 1, o isobutano (IB), tam- bém conhecido como 2-metilpropano, pode reagir com oxigênio for- mando terc-butil hidroperóxido (TBHP), também conhecido como 2- metilpropano-2-peroxol.
[0033] Posteriormente, conforme mostrado no Esquema 2, o propi- leno, também conhecido como propeno, pode reagir com TBHP na presença de um catalisador para formar PO e terc-butanol (TBA), tam- bém conhecido como 2-metil-2-propanol.
[0034] Como esse método produz tanto PO como TBA, ele será denominado um processo PO/TBA.
[0035] O processo PO/TBA também pode render uma série de produtos colaterais indesejados. Sem limitar-se a nenhuma teoria, rea- ções não seletivas podem ocorrer e produzir impurezas. Tais reações seletivas podem incluir, entre outras, as reações mostradas nos Es- quemas 3 a 6.
[0036]O acetaldeao tambem poda se PO/TBA. Um possível mecanismo de formação de acetaldeído é mos-
[0037] As concentrações dessas impurezas encontradas no fluxo de PO bruto originário de um processo PO/TBA pode variar.
[0038] O metilformiato pode estar presente em quantidade dentro de um intervalo com um limite inferior e/ou um limite superior, cada um expresso como porcentagem por peso da composição total de um flu- xo de PO bruto originário de um processo de PO/TBA. O intervalo po- de incluir ou não um limite inferior e/ou um limite superior. Os limites inferior e/ou superior de metilformiato podem ser selecionados dentre 0, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,11, 0,12, 0,13, 0,14, 0,15, 0,16, 0,17, 0,18, 0,19, 0,2, 0,21, 0,22, 0,23, 0,24, 0,25, 0,26, 0,27, 0,28, 0,29, 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39, 0,4, 0,41, 0,42, 0,43, 0,44, 0,45, 0,46, 0,47, 0,48, 0,49, 0,5, 0,51, 0,52, 0,53, 0,54, 0,55, 0,56, 0,57, 0,58, 0,59, 0,6, 0,61, 0,62, 0,63, 0,64, 0,65, 0,66, 0,67, 0,68, 0,69, 0,7, 0,71, 0,72, 0,73, 0,74, 0,75, 0,76, 0,77, 0,78, 0,79, 0,8, 0,81, 0,82, 0,83, 0,84, 0,85, 0,86, 0,87, 0,88, 0,89, 0,9, 0,91, 0,92, 0,93, 0,94, 0,95, 0,96, 0,97, 0,98, 0,99, 1, 2, 3, 4, 5 e 10 por cento por peso. Por exemplo, o metil- formiato pode estar presente em quantidades superiores a 0,06 por cento por peso da composição total de um fluxo de PO bruto originário de um processo de PO/TBA.
[0039] O metanol pode estar presente em quantidade dentro de um intervalo com um limite inferior e/ou um limite superior, cada um expresso como porcentagem por peso da composição total de um flu- xo de PO bruto originário de um processo de PO/TBA. O intervalo po- de incluir ou não um limite inferior e/ou um limite superior. O limite infe- rior e/ou o limite superior do metanol pode ser selecionado dentre 0, 0,001, 0,002, 0,003, 0,0031, 0,0032, 0,0033, 0,0034, 0,0035, 0,0036, 0,0037, 0,0038, 0,0039, 0,0139, 0,0239, 0,0339, 0,0439, 0,0539, 0,0639, 0,0739, 0,0839, 0,0939, 0,1039, 0,1049, 0,1059, 0,1069, 0,1079, 0,1089, 0,1099, 0,1109, 0,1119, 0,1129, 0,1139, 0,1149, 0,1159, 0,116, 0,1161, 0,1162, 0,1163, 0,1164, 0,1165, 0,1166, 0,1167, 0,1168, 0,1169, 0,117, 0,1171, 0,1172, 0,1173, 0,1174, 0,1175, 0,1176, 0,1177, 0,2177, 0,3177, 0,4177, 0,5177, 0,6177, 0,7177, 0,8177, 0,9177, 1, 2, 3, 4, 5 e 10 por cento por peso. Por exemplo, o metanol pode estar presente em quantidades superiores a 0,0032 por cento por peso ou em quantidade maior que 0,1172 por cento por peso da composição total de um fluxo de PO bruto originário de um processo de PO/TBA.
[0040] O acetaldeído pode estar presente em quantidade dentro de um intervalo com um limite inferior e/ou um limite superior, cada um expresso como porcentagem por peso da composição total de um flu- xo de PO bruto originário de um processo de PO/TBA. O intervalo po- de incluir ou não um limite inferior e/ou um limite superior. Os limites inferior e/ou superior de acetaldeído podem ser selecionados dentre 0, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,11, 0,12, 0,13, 0,14, 0,15, 0,16, 0,17, 0,18, 0,19, 0,2, 0,21, 0,22, 0,23, 0,24, 0,25, 0,26, 0,27, 0,28, 0,29, 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39, 0,4, 0,41, 0,42, 0,43, 0,44, 0,45, 0,46, 0,47, 0,48, 0,49, 0,5, 0,51, 0,52, 0,53, 0,54, 0,55, 0,56, 0,57, 0,58, 0,59, 0,6, 0,61, 0,62, 0,63, 0,64, 0,65, 0,66, 0,67, 0,68, 0,69, 0,7, 0,71, 0,72, 0,73, 0,74, 0,75, 0,76, 0,77, 0,78, 0,79, 0,8, 0,81, 0,82, 0,83, 0,84, 0,85, 0,86, 0,87, 0,88, 0,89, 0,9, 0,91, 0,92, 0,93, 0,94, 0,95, 0,96, 0,97, 0,98, 0,99, 1, 2, 3, 4, 5 e 10 por cento por peso. Por exemplo, o ace- taldeído pode estar presente em quantidades superiores a 0,03 por cento por peso da composição total de um fluxo de PO bruto originário de um processo de PO/TBA.
[0041] A água pode estar presente em quantidade dentro de um in- tervalo com um limite inferior e/ou um limite superior, cada um expresso como porcentagem por peso da composição total de um fluxo de PO bru- to originário de um processo de PO/TBA. O intervalo pode incluir ou não um limite inferior e/ou um limite superior. Os limites inferior e/ou superior de água podem ser selecionados dentre 0, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,11, 0,12, 0,13, 0,14, 0,15, 0,16, 0,17, 0,18, 0,19, 0,2, 0,21, 0,22, 0,23, 0,24, 0,25, 0,26, 0,27, 0,28, 0,29, 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39, 0,4, 0,41, 0,42, 0,43, 0,44, 0,45, 0,46, 0,47, 0,48, 0,49, 0,5, 0,51, 0,52, 0,53, 0,54, 0,55, 0,56, 0,57, 0,58, 0,59, 0,6, 0,61, 0,62, 0,63, 0,64, 0,65, 0,66, 0,67, 0,68, 0,69, 0,7, 0,71, 0,72, 0,73, 0,74, 0,75, 0,76, 0,77, 0,78, 0,79, 0,8, 0,81, 0,82, 0,83, 0,84, 0,85, 0,86, 0,87, 0,88, 0,89, 0,9, 0,91, 0,92, 0,93, 0,94, 0,95, 0,96, 0,97, 0,98, 0,99, 1, 2, 3, 4, 5 e 10 por cento por peso. Por exemplo, a água pode estar presente em quantidades superiores a 0,16 por cento por peso da composição total de um fluxo de PO bruto originário de um processo de PO/TBA.
[0042] O formaldeído pode estar presente em quantidade dentro de um intervalo com um limite inferior e/ou um limite superior, cada um ex- presso como porcentagem por peso da composição total de um fluxo de PO bruto originário de um processo de PO/TBA. O intervalo pode incluir ou não um limite inferior e/ou um limite superior. Os limites inferior e/ou superior de formaldeído podem ser selecionados dentre 0, 0,001, 0,002, 0,003, 0,004, 0,005, 0,006, 0,007, 0,008, 0,009, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,11, 0,12, 0,13, 0,14, 0,15, 0,16, 0,17, 0,18, 0,19, 0,2, 0,21, 0,22, 0,23, 0,24, 0,25, 0,26, 0,27, 0,28, 0,29, 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39, 0,4, 0,41, 0,42, 0,43, 0,44, 0,45, 0,46, 0,47, 0,48, 0,49, 0,5, 0,51, 0,52, 0,53, 0,54, 0,55, 0,56, 0,57, 0,58, 0,59, 0,6, 0,61, 0,62, 0,63, 0,64, 0,65, 0,66, 0,67, 0,68, 0,69, 0,7, 0,71, 0,72, 0,73, 0,74, 0,75, 0,76, 0,77, 0,78, 0,79, 0,8, 0,81, 0,82, 0,83, 0,84, 0,85, 0,86, 0,87, 0,88, 0,89, 0,9, 0,91, 0,92, 0,93, 0,94, 0,95, 0,96, 0,97, 0,98, 0,99, 1, 2, 3, 4, 5 e 10 por cento por peso. Por exemplo, o formaldeído pode estar presente em quantidades superiores a 0,005 por cento por peso da composição total de um fluxo de PO bruto originá- rio de um processo de PO/TBA.
[0043] As Tabelas 1 e 2 mostram concentrações exemplares de impurezas importantes em um fluxo de PO bruto de um processo de PO/TBA, cada uma delas expressa como porcentagem por peso da composição total de um fluxo de PO bruto de um processo de PO/TBA. Tabela 1
[0044] Sem limitar-se a nenhuma teoria, um importante problema é causado pela reação do metanol com formaldeído. Conforme mostrado no Esquema 8, um aldeído como o formaldeído pode reagir com um álcool como o metanol formando um hemiacetal. Segundo o Esquema 8, R1 e R2 podem ser hidrogênio ou uma alquila Ci - 10. Esquema 8
[0045] A formação de acetal pode ocorrer quando o grupamento hidroxila de um hemiacetal se torna protonado e é perdido com água, conforme ilustrado no Esquema 9, no qual R1, R2 e R3 podem ser hi- drogênio ou uma alquila Ci - 10. Esquema 9
(0046] Tanto o formaldeído como o metanol são compostos leves em si, mas a formação de hemiacetais e acetais pode torná-los pesa- dos. Posteriormente, esses produtos adicionados podem seguir a ju- sante, onde as temperaturas aumentam e a reação se reverte. Quando a reação é revertida, os aldeídos podem ficar presos no produto de óxido de propileno desejado.
[0047] Referindo-se à Figura 1, uma modalidade da presente des- crição relaciona-se com um sistema separador 4 para retirada de impu- rezas de um fluxo de PO bruto 10 originário de um processo PO/TBA. O fluxo de PO bruto 10 pode incluir, entre outras, todas as impurezas des- critas anteriormente junto com o produto desejado: o óxido de propileno. O fluxo de PO bruto 10 pode ser introduzido em uma coluna de destila- ção, como a coluna de solventes e componentes leves 1. A maioria das impurezas (por exemplo, metanol) no fluxo de PO bruto 10 pode ser removida em um fluxo no topo 11 e enviadas a um sistema resfriador 6 (ver também Figura 2), que pode proporcionar condensação parcial. O restante do fluxo de vapor 12 pode ser direcionado do sistema resfria- dor 6 para um sistema condensador de topo 7 (ver também Figura 2) para criar um fluxo de purga de vapor 71 e um fluxo de purga de líquido 72, por exemplo. A condensação que deixa o sistema de resfriamento 6 pode ser enviada total ou parcialmente como fluxo até a entrada de la- vagem 13 a um aparato de lavagem com água 2, com parte da conden- sação sendo enviada, opcionalmente, como refluxo de volta para a co- luna de solventes e componentes leves 1.
[0048] Por exemplo, no exemplo ilustrado na Figura 1, um fluxo re- fluente 14 pode ser retirado do fluxo de entrada de lavagem 13 e reci- clado para a coluna de solventes e componentes leves 1. O fluxo de entrada de lavagem 13 pode ser introduzido no aparato de lavagem com água 2. Um fluxo de entrada de lavagem 20 também pode ser in- troduzido no aparato de lavagem com água 2. Os solventes recupera- dos do aparato de lavagem com água 2 podem ser reciclados pelo flu- xo de reciclagem 21 para a coluna de solventes e componentes leves 1. Um fluxo de purga aquosa 22 também pode ser retirado no aparato de lavagem com água 2.
[0049] O fluxo da coluna de solventes e componentes leves 15 da coluna de solventes e componentes leves 1 por passar por um refer- vedor de solventes e componentes leves 5. Um fluxo de vapor de sol- ventes e componentes leves do refervedor 16 pode ser reintroduzido na coluna de solventes e componentes leves 1. Um refervedor de sol- ventes e componentes leves 17 pode ser adicionado a coluna remove- dora de solvente 3. Um fluxo de produto do topo 34 da coluna remove- dora de solvente 3 pode incluir o produto desejado de óxido de propi- leno. O fluxo de produto do topo 34 pode ser processado para separar ainda mais o óxido de propileno. O fluxo de produto da parte inferior 31 da coluna removedora de solvente 3 pode ser reciclado e enviado para a coluna de lavagem com água 2 pelo fluxo 33 e/ou para a coluna de solventes e produtos leves 1 pelo fluxo 32.
[0050] Uma modalidade de coluna de solventes e componentes leves 1 será agora descrita mais detalhadamente. A coluna de solven- tes e produtos leves 1 pode ser fabricada de qualquer material apro- priado, incluindo, sem limitação, aço carbono ou aço inoxidável. A co- luna de solventes e produtos leves 1 pode incluir qualquer número apropriado de bandejas ou bandejas teóricas, como, por exemplo, cer- ca de 25 estágios teóricos. Em algumas modalidades, o fluxo de PO bruto 10 pode ser adicionado nas bandejas 11 a 15 (contando de baixo para cima). Um material de enchimento pode ser utilizado na coluna de solventes e componentes leves para promover o contato entre o vapor e o líquido. Materiais de enchimento apropriados podem ser produzi- dos de qualquer material, incluindo vidro, metal, plástico e cerâmica. O enchimento pode ser estruturado ou depositado. Bandejas como ban- dejas peneiradas, bandejas com borbulhadores ou bandejas valvula- das também podem ser usadas.
[0051] Conforme descrito abaixo, o aparato de lavagem com água 2 é eficaz em remover as principais impurezas leves como o metilfor- miato, formaldeído, acetaldeído e metanol. Isso ajuda a reduzir ao mí- nimo possível a formação de hemiacetal ou acetal na coluna de sol- ventes e componentes leves 1. Conforme discutido anteriormente, o hemiacetal e o acetal podem entrar no fluxo de solventes e componen- tes leves 15 e depois se quebrar em colunas a jusante formando al- deídos, contaminando assim o óxido de propileno produzido.
[0052] Podem-se obter resultados benéficos inesperados operan- do a coluna de solventes e componentes leves 1 e/ou o refervedor de solventes e componentes leves 5 a uma temperatura no intervalo entre um limite inferior e/ou um limite superior, ambos expressos em graus Celsius. O intervalo pode incluir ou não um limite inferior e/ou um limite superior. Os limites inferior e/ou superior da temperatura do refervedor podem ser selecionados dentre 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159 e 160 por cento por peso. Por exemplo, o refervedor de solventes e componentes leves 5 pode ser operado a uma temperatura de 114 graus Celsius ou no intervalo de 80 a 120 graus Celsius.
[0053] Adicional ou alternativamente, podem-se obter resultados benéficos inesperados operando a coluna de solventes e componentes leves 1 a uma pressão no intervalo entre um limite inferior e/ou um limite superior, ambos expressos em psig. O intervalo pode incluir ou não um limite inferior e/ou um limite superior. O limite inferior e/ou o limite supe- rior de pressão pode ser selecionado dentre 0, 7, 14, 21, 28, 34, 41, 48, 55, 62, 69, 76, 83, 90, 97, 103, 110, 117, 124, 131, 138, 145, 152, 159, 165, 172, 179, 186, 193, 200, 207, 214, 221, 228, 234, 241, 248, 255, 262, 269, 276, 283, 290, 296, 303, 310, 317, 324, 331, 338, 345, 352, 359, 365, 372, 379, 386, 393, 400, 407 e 414 KPa (manométrica) (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 e 60 psig). Por exemplo, a coluna de solventes e componentes leves 1 pode ser operada a uma pressão de 207 KPa (manométrica) (30 psig) ou no intervalo de 138 a 345 KPa (manométrica) (20 a 50 psig).
[0054] Sem limitar-se a nenhuma teoria, acredita-se que a operação do refervedor de solventes e componentes leves 5 a temperaturas e/ou pressões nos intervalos mencionados anteriormente faz com que com- postos pesados como o hemiacetal ou o acetal formados na coluna de solventes e componentes leves 1 se quebrem formando aldeídos. Em seguida, esses aldeídos podem ser removidos, entrar no topo de coluna de solventes e componentes leves 1 e eventualmente ser purgados pelo aparato de lavagem com água 2 ou pelo fluxo de vapor restante 12 em vez de permanecer no fundo da coluna e contaminar o PO produzido.
[0055] Uma modalidade da presente descrição relaciona-se com um método para retirada de impurezas de um fluxo de PO bruto 10 originário de um processo PO/TBA. O fluxo de PO bruto 10 pode possuir uma com- posição conforme definida anteriormente. O método pode incluir passa- gem do fluxo de PO bruto 10 por uma coluna de destilação, como a colu- na de solventes e componentes leves 1. A coluna de destilação pode ser operada em temperaturas e pressões conforme definidas anteriormente.
[0056] Ensaios de equilíbrio vapor-líquido (EVL) confirmaram que em pressões ou temperaturas mais elevadas a volatilidade do aldeído em relação ao PO diminui, o que indica que a separação do aldeído na coluna de solventes e componentes leves 1 é mais difícil ou que a pressão é mais elevada quando nenhum álcool está presente. Inespe- radamente, com álcoois presentes, a pressão e temperatura mais ele- vadas aumentaram a volatilidade relativa do acetaldeído em relação à PO que em pressões mais baixas. Os resultados dos ensaios experi- mentais de EVL são mostrados nas Tabelas 3 e 4.
[0057] A Tabela 3 apresenta os resultados de um experimento de ELV binário com acetaldeído e óxido de propileno. Os dados foram obtidos para três pressões: 14,7, 29,2 e 60 psia. Os dados de ELV bi- nário mostraram diminuição da volatilidade do acetaldeído em relação ao PO com o aumento da pressão ou da temperatura. Como as mistu- ras não contêm metanol, os efeitos sobre a volatilidade podem ser de- vidos apenas à pressão ou à temperatura, embora exista a possibilida- de de formação de dímeros ou trímeros de acetaldeído. Entretanto, o equilíbrio da formação de dímeros ou trímeros de acetaldeído seria semelhante aos equilíbrios de hemiacetal e acetal, pois seriam favore- cidos por pressões e temperaturas baixas. Portanto, o efeito de pres- são e temperatura observados aqui poderiam ser ligeiramente reduzi- dos. Esse conjunto de dados foi obtido com uma concentração inicial de acetaldeído de 5300 ppm. Tabela 3
(0058] Resultados benéficos e inesperados podem ser obtidos re- duzindo-se a quantidade de água, metanol e/ou a concentração de gli- col na coluna de solvente e elementos leves 1. Com redução do meta- nol (MeOH) no fluxo de PO bruto 10, pode-se melhorar a retirada tanto do formaldeído como do acetaldeído, conforme indicado pela redução dos níveis de aldeído no fluxo de produto do topo 34 e da coluna re- movedora de solvente 3. O ELV (Tabela 4) mostrou que a volatilidade relativa do acetaldeído em relação à PO diminui com o aumento da concentração de metanol.
[0059] A Tabela 4 apresenta dados de ELV para o sistema PO- acetaldeído e metanol, mostrando os efeitos do metanol sobre a volatili- dade do acetaldeído em óxido de propileno. Os resultados demonstraram que, em pressões atmosféricas ou baixas temperaturas, a volatilidade o acetaldeído em relação à PO diminui com o aumento da concentração de metanol no PO. À medida que a concentração de metanol atinge cerca de 2,5 a 3 Epeso, a volatilidade do acetaldeído em relação à PO aproxi- ma-se de 1 tornando o acetaldeído e o PO inseparáveis. Quando a con- centração de metanol aumenta para cerca de 4% peso, o acetaldeído torna-se mais pesado que o PO, com volatilidade relativa de cerca de 0,82 em relação ao PO. Acredita-se que esse fenômeno seja causado pela formação de hemiacetal e acetal e aumento da concentração de me- tanol, embora a concentração de acetaldeído seja baixa, de apenas 50 ppm. Outros dados de ELV foram obtidos a cerca de 3 Epeso de meta- nol e pressões elevadas ou temperaturas mais altas. Comparando-se os dados obtidos sob pressão atmosférica, 16 psig e 28,7 psig, os resulta- dos mostraram que a volatilidade do acetaldeído em relação à PO au- menta com o aumento da pressão ou da temperatura quando o metanol está presente a uma mesma concentração de metanol. A formação de equilíbrio entre hemiacetal e acetal torna-se menos favorável à medida que a temperatura aumenta. Portanto, é desejável remover primeiramen- te o metanol para que os aldeídos sejam destilados no topo da coluna de solventes e componentes leves 1. Se os aldeídos não forem removidos completamente, é desejável aumentar a pressão da coluna de solventes e componentes leves 1 para quebrar os hemiacetais para que os aldeí- dos sejam conduzidos ao topo da coluna. Tabela 4
(0060] O aparato de lavagem com água 2 será agora descrito mais detalhadamente. O fluxo na entrada de lavagem 13 da coluna de solven- tes e componentes leves 1 pode ser direcionada para o aparato de lava- gem com água 2. A lavagem em água no aparato de lavagem com água 2 pode ser realizada misturando-se o fluxo de entrada de lavagem 13 (com óxido de propileno e impurezas) com água e solvente. Em particu- lar, a água fornecida pelo fluxo de entrada de água 20 pode ser usada para remover impurezas do óxido de propileno. Um solvente (do fluxo 33) pode ser utilizado para reduzir a perda de óxido de propileno na fase aquosa. Uma mistura apropriada é benéfica para a realização da retirada de impurezas de forma preferível. O coalescimento adequado e o tempo de permanência no aparato de lavagem com água 2 também são benéfi- cos para reduzir a entremeamento de fase aquosa no efluente orgânico. O efluente orgânico pode ser reciclado para a coluna de solventes e componentes leves 1 pelo fluxo de reciclagem 21. Um fluxo de purga aquosa 22 com concentração elevada de impurezas também pode ser purgado do aparato de lavagem com água 2.
[0061] O efluente orgânico do fluxo do ciclo 21 da fase aquosa po- de incluir uma quantidade de fase aquosa dentro de um intervalo com limite inferior e/ou superior, ambos expressos como porcentagens por peso. O intervalo pode incluir ou não um limite inferior e/ou um limite superior. O limite inferior e/ou o limite superior da quantidade de fase aquosa no efluente orgânico da lavagem pode ser selecionado dentre 0, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,7, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10 por cento por peso. Por exemplo, menos de 0,1% da fase aquosa estão presentes no efluente orgânico do lavado ou 10% da fase aquosa podem estar presentes no efluente orgânico do lavado.
[0062] As principais impurezas leves a serem removidas são metil- formiato, formaldeído, acetaldeído e metanol. A maioria dessas impure- zas na coluna de solventes e componentes leves 11 (um exemplo de fluxo de impurezas) pode ser removida por uma combinação do fluxo de vapor restante 12 e de purga do fluxo aquoso 22 do aparato de lavagem com água 2. Testes de lavagem com água de laboratório demonstraram que a remoção dessas importantes impurezas leves é eficaz.
[0063] A coluna removedora de solvente 3 será agora descrita mais detalhadamente. A coluna removedora de solvente 3 pode ser fabricada de qualquer material apropriado, incluindo, sem limitação, aço inoxidável ou aço carbono. A coluna removedora de solvente 3 pode incluir qualquer número apropriado de bandejas ou bandejas teó- ricas, como, por exemplo, cerca de 10 bandejas. O fluxo inferior do refervedor de solventes e componentes leves 17 pode ser adicionado às bandejas 1 a 10, por exemplo, na bandeja 5. Um material de en- chimento pode ser utilizado na coluna removedora de solventes 3 para promover o contato entre o vapor e o líquido. Materiais de enchimento apropriados podem ser produzidos de qualquer material, incluindo vi- dro, metal, plástico e cerâmica. Se for usado enchimento, este pode ser estruturado ou depositado, ou procedimento similar. Se forem usa- das bandejas, podem-se empregar bandejas peneiradas, bandejas com borbulhadores, bandejas valvuladas e assim por diante.
[0064] Em relação à Figura 2, outros detalhes exemplares da co- luna de solventes e componentes leves 1, o sistema de resfriamento 6 e o sistema condensador de topo 7 são mostrados. Durante a opera- ção, o fluxo do topo 11 da coluna de solventes e componentes leves 1 pode passar para um resfriados 61, que utiliza um fluido resfriador in- troduzido na pela linha de entrada de resfriamento 64 e retirado pela linha de saída de resfriamento 63. O fluxo de saída parcialmente con- densado 65 do resfriador 61 flui para um tambor de refluxo 62. O líqui- do do tambor de refluxo 62 pode ser dividido entre o fluxo refluente 14 e o fluxo de entrada de lavagem 13 mencionados anteriormente em relação à Figura 1. O fluxo de vapor restante 12 do tambor de refluxo 62 pode ser introduzido em um condensador de vapor 73 abastecido com glicol de resfriamento (ou outro fluido de resfriamento ou refrige- ração) que entra no condensador de vapor 73 pela entrada de resfria- mento 76 e sai pela saída de resfriamento 77. A saída do condensador 75 pode ser introduzida em um separador 74 para criar o fluxo de pur- ga de vapor 71 e o fluxo de purga de líquido 72 mencionados anteri- ormente em relação à Figura 1.
[0065] Em relação à Figura 3, a coluna removedora de solvente 3 de acordo com uma modalidade e conforme usado em uma planta- piloto, é mostrada mais detalhadamente. Observe que as dimensões específicas mencionadas a seguir referem-se a uma modalidade es- pecífica e não pretendem limitar o escopo da invenção reivindicada. A coluna removedora de solvente 3 foi fabricada em tubo Schedule 40 de 3". A altura total, incluindo-se o refervedor do removedor de sol- vente 83 foi de 223,52 cm (88 polegadas). A coluna do removedor de solvente 3 incluiu uma primeira seção preenchida 81 e uma segunda seção preenchida 82. Ambas as seções preenchidas tinham 28 \ po- legadas de altura e 24 polegadas de enchimento. O enchimento foi efetuado com Pro-pak™ 0,24" suportado por telas cônicas apoiadas em anéis soldados ao diâmetro interno da coluna. Anéis de distribui- ção também foram utilizados na parte superior de cada seção preen- chida para garantir uma distribuição uniforme do líquido acima, sobre o enchimento.
[0066] Ainda em relação à Figura 3, o ponto de introdução 80 loca- lizava-se no centro da altura vertical da coluna removedora de solvente 3 entre a primeira seção preenchida 81 e a segunda seção preenchida 82. A alimentação, mostrada como um fluxo de solventes e componen- tes leves do refervedor 17 na Figura 1 foi adicionado à coluna remove- dora de solvente 3 no ponto de alimentação 80. A coluna removedora de solvente 3 operou entre 4 e 5 psi. O fluxo de vapor para o referve- dor da coluna removedora de solvente 83 localizado na base da colu- na removedora de solvente 3 foi controlado para manter a porcenta- gem por peso de PO na parte inferior entre 0,5 e 1,5 Epeso. O vapor foi retirado da parte superior da coluna removedora 3 e introduzido em um condensador total (não mostrado na Figura 3). O líquido conden- sado foi dividido em duas partes. Uma parte foi reintroduzida na parte superior da coluna removedora de solvente 3 como refluxo. O restante do destilado líquido foi utilizado como produto do fluxo do topo 34, con- forme mostrado na Figura 1.
[0067] Os seguintes exemplos foram realizados em uma planta- piloto contínua. A Figura 1 mostra uma visão geral da planta-piloto. Outros detalhes de coluna de solventes e componentes leves 1 usa- dos nos exemplos são mostrados na Figura 2. Outros detalhes da co- luna removedora de solvente 3 são mostrados na Figura 3. A coluna de solventes e componentes leves 1 empregada nos exemplos possu- ía diâmetro interno de 2" e continha um leito protruso de Pro-pak™ em aço inoxidável com 11 pés de profundidade. O aço inoxidável do Pro- pak™ protruso tinha 0,24" de tamanho. A coluna removedora de sol- vente 3 da Figura 1 será agora descrita mais detalhadamente na Figu- ra 3. A coluna removedora de solvente 3 tinha 3" de diâmetro interno e continha um leito de Pro-pak™ de aço inoxidável com 0,24" de tama- nho e 4 pés de profundidade.
[0068] O Exemplo 1 descreve o período de teste no qual a unidade- piloto de solventes leves da coluna 1, que é mostrada nas Figuras 1 e 2, operou inicialmente a 172 KPa (manométrica) (25 psig). O fluxo de PO bruto 10 compreendendo óxido de propileno bruto (um fluxo intermediá- rio de um processo PO/TBA) foi introduzido em um ponto da coluna de solventes e componentes leves 1 no meio da coluna. A Tabela 5 mostra as concentrações das principais impurezas no fluxo de alimentação, expressas como porcentagem por peso da composição total. Tabela 5
[0069] Uma pluralidade de sondas de temperatura que se estendiam até a coluna de solventes e componentes leves 1 foi posicionada ao lon- go do comprimento vertical da colune de solventes e componentes leves.
[0070] A temperatura do fluxo de PO bruto 10 era de 27 graus Celsius e a taxa de fluxo era de 3,0 kg/h. O fluxo 32, que continha um solvente leve, foi bombeado da parte inferior da coluna removedora de solvente 3 e introduzido na parte superior da coluna 1 de solventes e componentes leves, conforme mostrado na Figura 1. (A coluna remo- vedora de solvente 3 será agora descrita mais detalhadamente na Fi- gura 3.) A taxa de fluxo do solvente leve no fluxo 32 era de 21,5 kg/h. O fluxo refluente 14 foi introduzido na coluna de solventes e compo- nentes leves 1 a uma taxa de 1,5 kg/h.
[0071] O fluxo de entrada de lavagem 13 foi introduzido no aparato de lavagem com água 2 a uma taxa de 185 g/h. Dois outros fluxos fo- ram introduzidos no aparato de lavagem com água 2: água deionizada a uma taxa de 100 g/h e solvente leve da parte inferior do removedor de solvente a uma taxa de 2,4 kg/h. O aparato de lavagem com água 2 consistia em três partes: um misturados, um coalescedor e um decan- tador. O misturador possuía uma seção de 4 polegadas de tubulação de DE de 1/16" e diâmetro interno de 0,030". A jusante do misturador foi instalado um coalescedor (não mostrado) com um leito de lã de vi- dro com um pé de comprimento em um tubo de 3/8" de DE. A jusante do coalescedor encontrava-se um decantador (não ilustrado), onde as fases orgânica e aquosa eram separadas. O decantador era um tubo de vidro vertical de 2,0" Dl e 12" de altura. A fase orgânica lavada foi deixada transbordar do topo do decantador e enviada ao topo da colu- na de solventes e componentes leves 1. A camada inferior aquosa do decantador, que era rica em metanol, formiato de metila, acetaldeído e formaldeído, foi amostrada e colhida. Os produtos orgânicos e aquo- sos no decantador foram usados para calcular os coeficientes de parti- ção das principais impurezas, conforme mostrado na Tabela 6. Os coeficientes de partição d cada componente (i) foram calculados de acordo com a seguinte definição: Coeficiente de partição = Peso da fração em fase aquosa Peso da fração em fase orgânica Tabela 6
(0072] A Tabela 6 mostra que o metanol, acetaldeído e formaldeí- do são facilmente extraídos pelo bloco de lavagem com água, pois os coeficientes de partição são elevados.
[0073] A Tabela 7 mostra exemplos de dados de temperatura, pressão e fluxo para operação da unidade piloto. Tabela 7
(0074] Os vapores da coluna de componentes leves e solventes 1, que não se condensaram no resfriador 61 mostrado na Figura 2 foram colhidos e analisados. O fluxo inferior do refervedor de solventes e componentes leves 17 da coluna de solventes e componentes leves 1 foi enviado ao centro da coluna removedora de solvente 3, conforme mostrado na Figura 1. A coluna removedora de solvente 3 operou a 28 KPa (manométrica (4 psig). Uma finalidade da coluna removedora de solvente 3 foi recuperar o produto óxido etileno na forma de destilado (fluxo de produto do topo 34) e o solvente leve cono fluxo na parte infe- rior 31. A taxa de introdução do removedor de solvente na coluna 3 foi de 26,9 kg/h. A taxa de refluxo para o removedor de solvente na coluna 3 foi de 8,0 kg/h. Conforme mencionado anteriormente, o fluxo de pro- duto na parte inferior 31 da coluna removedora de solvente 3 foi dividido em dois fluxos (pelo fluxo 32 e fluxo 33), com o flux 32 alimentando a parte superior da coluna de solventes e componentes leves 1 e o fluxo 33 alimentando o aparato de lavagem com água 2 da Figura 1.
[0075] À medida que a pressão da coluna de solventes e componen- tes leves 1 aumentou de 25 para 30 psig, as temperaturas de operação da coluna de solventes e componentes leves 1 também aumentaram em cerca de 5 graus Celsius. Quando a coluna atinge temperaturas mais elevadas, uma grande quantidade de hemiacetais e/ou acetais são con- vertidos formando um aldeído mais um álcool. Em seguida, o aldeído e o álcool são destilados no topo da coluna de solventes e componentes le- ves 1 e retirados pela lavagem com água e pela purga a vapor.
[0076] O formaldeído é removido sobretudo na purga aquosa, e o acetaldeído é removido em ambas as purgas. Conforme mostrado na Tabela 6 (operação de lavagem com água), o formaldeído apresenta partição favorável na fase aquosa.
[0077] Conforme mostrado na Tabela 8, com temperaturas mais elevadas na coluna de solventes e componentes leves 1, o formaldeí- do no produto final da planta-piloto (contido no fluxo de produto do to- po 34 da coluna removedora de solvente 3) é reduzido de 25,4 ppm para 7.8 ppm, e o acetaldeído é reduzido de 6,4 ppm para 4,8 ppm. Esse resultado foi inesperado e extremamente benéfico. Tabela 8
[0078] Resultados benéficos inesperados podem ser obtidos redu- zindo-se a quantidade de água, metanol e/ou a concentração de glicol na alimentação da coluna de solvente e elementos leves 1. Duas con- centrações de metanol (MeOH) foram testadas usando-se a mesma unidade-piloto descrita no Exemplo 1. Um teste usou um fluxo de óxido de propileno contendo MeOH 0,1172 Epeso, conforme mostrado na Tabela 5. O outro teste empregou um fluxo de alimentação com 0,0032 Epeso de MeOH, conforme mostrado na Tabela 9. O fluxo de alimen- tação que compreende um fluxo de alimentação de óxido de propileno era um fluxo de PO bruto de um processo de PO/TBA. As Tabelas 5 e 9 mostram as concentrações das principais impurezas em um fluxo de alimentação, cada uma delas expressa como porcentagem por peso da composição total de um fluxo de PO bruto de um processo de PO/TBA. Tabela 9
[0079] Com redução do MeOH no fluxo de PO, houve melhora inesperada da retirada tanto de acetaldeído como de formaldeído, con- forme indicado pela redução do nível de aldeído no fluxo de produto do topo da coluna removedor de solvente 34. Sem limitar-se a nenhuma teoria, é possível que a melhora se deva ao melhor equilíbrio vapor líquido (ELV) entre o aldeído e o vapor de óxido de propileno e dimi- nuição do transporte de hemiacetais ou acetais para a coluna remove- dor de solvente 3 da coluna de solventes e componentes leves 1. A Tabela 10 resume os resultados obtidos. Tabela 10
(0080] A Figura 4 apresenta um sistema de separação exemplar de óxido de propileno (PO) 100 para retirada de impurezas de um fluxo de óxido de propileno (PO) bruto 102 originário de um processo de reator PO/TBA. O fluxo de PO bruto 102 pode ser um efluente de um reator de um processo PO/TBA, por exemplo, e pode incluir tanto as impurezas descritas anteriormente como o produto desejado, o PO.
[0081] Em determinados exemplos,. o fluxo de PO bruto 102 não é sujeito a retirada a montante de componentes pesados, como ocorre em uma coluna de componentes pesados, antes de ser introduzida em um sistema de separação de PO 100. Portanto, o fluxo de PO bruto 102 que entra no sistema de separação de PO 100 pode conter quan- tidades significativas de água e metanol, por exemplo. Alguns exem- plos de impurezas do fluxo de PO bruto 102, apresentadas em porcen- tagens por peso exemplares, são listados na Tabela 11. Evidentemen- te, outras porcentagens por peso dessas impurezas são contempladas pela técnica atual. Tabela 11
[0082] Em modalidades, o sistema de separação de PO 100 inclui uma extremidade frontal 104 e uma extremidade traseira 106. Em ge- ral, a extremidade frontal 104 remove impurezas leves, água e impure- zas hidrossolúveis (por exemplo, metanol) do fluxo de PO bruto 102, assim como parte do solvente, e descarrega um fluxo de PO 108 que contém PO, solvente hidrocarboneto e algumas impurezas, para a ex- tremidade traseira 106. Em determinadas modalidades, os níveis de impurezas no fluxo de PO 108 é relativamente baixo, e os componen- tes predominantes são o PO e o solvente. A extremidade posterior 106 geralmente retira o solvente hidrocarboneto (e as impurezas) do fluxo de PO 108, criando um fluxo de produto PO 109.
[0083] O solvente hidrocarboneto pode ser adicionado (não mos- trado) à extremidade frontal 104 para facilitar a formação de fases aquosas (água) e orgânica (solvente) na extremidade frontal 104. O PO geralmente possui afinidade pelas fases e fluxos orgânicos (sol- vente) na extremidade frontal 104. Novamente, a extremidade posteri- or 106 retira o solvente hidrocarboneto do fluxo de PO 108, criando um fluxo de produto PO 109. A fonte do solvente hidrocarboneto na ex- tremidade frontal 104 pode ser solvente reciclado da extremidade pos- terior 106 e/ou solvente fresco.
[0084] Conforme discutido detalhadamente a seguir, a extremida- de frontal 104 do sistema de separação 100 pode incluir uma coluna de destilação, como uma coluna de solventes e componentes leves, uma coluna removedora de solvente e similares. Novamente, a extre- midade frontal 104 remove impurezas leves e impurezas aquosas do fluxo de PO bruto 102 e envia um fluxo de PO 108 para a extremidade traseira 106. O fluxo de PO 108 pode ser processado adicionalmente na parte posterior 106 do sistema de separação 100, que pode incluir uma coluna de extração, uma coluna de solvente, uma coluna de pro- duto PO e assim por diante. A extremidade posterior 106 sujeita o PO bruto a extração por solvente e remove impurezas leves e pesadas, criando um fluxo de produto PO 109.
[0085] Conforme também é discutido a seguir, para facilitar a reti- rada da extremidade frontal 104 pelo menos das impurezas aquosas e de metanol do fluxo de PO bruto 102 e da coluna de solventes e com- ponentes leves, as técnicas podem fornecer, proporcionando benefí- cios, uma combinação (Figura 5) de um decantador e lavagem com água no topo da coluna de retirada de solventes e/ou uma saída lateral (Figura 7) na coluna de solventes e componentes leves. Além disso, geralmente as técnicas aqui apresentadas podem fornecer, vantajo- samente, uma instalação básica ou modificação de equipamentos e operações existentes.
[0086] A Figura 5 é uma parte frontal 104A exemplar do sistema de separação de óxido de propileno 100. O fluxo de PO bruto 102 (por exemplo, um fluxo efluente de um reator de PO que realiza um proces- so PO/TBA) é introduzido em uma coluna de destilação, como a colu- na de solventes e componentes leves 110. A maioria do PO e do sol- vente hidrocarboneto no fluxo de PO bruto aferente 102 é descarrega- do em um fluxo de produto (fluxo inferior 140) originário da parte infe- rior da coluna de solventes e compostos leves 110. Conforme obser- vado a seguir, o fluxo inferior 140 é a parte da descarga do fluxo infe- rior da coluna de solventes e componentes leves 110 que não é reci- clada para a coluna de solventes e componentes leves 110 através do refervedor de solventes e componentes leves 143. A maioria das impu- rezas, tais como impurezas leves e aquosas do fluxo de PO bruto 102, são removidas no fluxo do topo 112 e enviadas ao condensador do topo 114 (por exemplo trocador de calor com camisa e tubos). O condensa- dor de topo 114 pode proporcionar condensação parcial do fluxo de to- po 112 em alguns exemplos. Um fluido de resfriamento (por exemplo, água da torre de resfriamento) é introduzida no lado utilitário do con- densador de topo 114 lado em modalidades da invenção.
[0087] Os componentes do fluxo de topo 112 que entram no con- densador de topo 114 e não são condensados podem ser drenados do sistema 100 (ou extremidade frontal 104A) por meio de uma purga de fluxo de vapor 116. Os componentes não condensados do fluxo de vapor 116 podem ser enviados a outro processo, expelidos como resíduos ou procedimento assemelhado. Se desejado, os componentes não conden- sados do fluxo de vapor 116 podem ser sujeitos a outros processamen- tos locais, tais como um condensador adicional operando a uma tempe- ratura mais baixa que a do condensador de topo 114 e assim por diante. Os componentes não condensados do fluxo de vapor 116 podem incluir acetaldeído, metilformiato e outras impurezas indesejadas.
[0088] Um fluxo de topo condensado 118 é descarregado do sistema de processo do condensador de topo 114 e enviado a um decantador 120, que proporciona tempo de permanência para separação de uma fase orgânica e uma fase aquosa (não mostrado nas figuras). Em um exemplo, a quantidade de água e metanol no fluxo de topo condensado 118 é 4 vezes o peso % de água e 3 vezes o peso % de metanol. Um fluxo orgânico 122 da fase orgânica do decantador 120 pode ser introdu- zido como refluxo na coluna de solvente e componentes leves 110. Um fluxo aquoso 124 da fase aquosa do decantador 120, que contém a mai- or parte do metanol e da água presentes na porção do fluxo de topo con- densado 118 que entra no decantador 120, pode ser direcionado do de- cantador 120 para um sistema de lavagem com água 126 neste exemplo.
[0089] Portanto, o decantador 120 pode facilitar a retirada de quantidades relativamente grandes de água e metanol do fluxo de topo condensado 118 de modo que, beneficialmente, reduz-se o fluxo de água e metanol de volta para a coluna de solventes e componente le- ves 110. Portanto, em uma características vantajosa, quantidades me- nores de metanol e água se acumulam na coluna de solventes e com- ponentes leves 110. O uso do fluxo orgânico 122 como refluxo relati- vamente seco reduz a probabilidade de formação de uma fase aquosa separada na coluna de solvente e componentes leves 110.
[0090] O solvente 128 (discutido a seguir), que pode ser um hidro- carboneto (por exemplo, C8-C10), pode ser adicionado à coluna de solvente e componentes leves 110, ao decantador 120 e/ou ao siste- ma de lavagem com água 126. A adição de solvente 128 ao decanta- dor 120 pode facilitar a formação e separação no decantador 120 da fase aquosa que contém o metanol e a água indesejados. Conforme indicado, um fluxo aquoso 124 é direcionado do decantador 120 ao sistema de lavagem com água 126 para descarregar impurezas como metanol, água, metilformiato, acetaldeído, glicóis e assemelhados do sistema 100 (ou da extremidade frontal 104A) por meio da purga aquosa a jusante 130 do sistema de lavagem com água 126.
[0091] A água 132 (por exemplo, água de torneira, água tratada ou água desmineralizada) é adicionada ao sistema de lavagem com água 126 para impelir a purga aquosa a jusante 130 de impurezas do siste- ma 100. O sistema de lavagem com água 126 pode possuir um recipi- ente ou coalescedor (não mostrado) para, por exemplo, fornecer vo- lume para a lavagem com água. O sistema de lavagem com água 126 também pode incluir um misturador a montante como, por exemplo, um misturador estático (também não mostrado) para fornecer a mistu- ra do fluxo aquoso 124 com o solvente 128 antes da entrada no recipi- ente ou no coalescedor do sistema de lavagem 126. Evidentemente, outras modalidades do sistema de lavagem com água 126 podem ser utilizadas.
[0092] Uma fonte de impurezas glicólicas são os vários solventes contidos no sistema 100, que se deterioram com o tempo na presença de água e metanol, por exemplo, formando glicóis. Uma vantagem de remover as impurezas (por exemplo, água e metanol) é que os solven- tes hidrocarbonetos no sistema 100 se deterioram menos.
[0093] Um fluxo de lavagem orgânica 134 é direcionado do sistema de lavagem com água 126 para o decantador 120 para eventual refluxo para a coluna de solvente e componentes leves 110 (por meio do fluxo orgânico 122). Além disso, opcionalmente, uma parte do fluxo de topo condensado 118 do condensador de topo 114 pode contornar o decanta- dor 120 e ser direcionado diretamente para o sistema de lavagem com água 126. Na modalidade da Figura 5, uma parte do fluxo de topo con- densado 118 é direcionada do decantador 120 e uma parte contorna o decantador 120 e chega ao sistema de lavagem com água 126.
[0094] As técnicas atuais proporcionam modalidades específicas da modalidade de topo de coluna de solvente e componentes leves 110 para remover impurezas leves por meio da purga em vapor de componentes não condensador (fluxo de vapor 116) por meio de uma purga aquosa a jusante 130 do sistema de lavagem com água 126. O decantador 120 proporciona volume e tempo de residência, e uma unidade operacional para receber o solvente adicionado para permitir a formação da fase aquosa (produzindo o fluxo aquoso 124) com quantidades significativas de água, metanol e outras impurezas de fa- se aquosa.
[0095] Vantajosamente, a retirada de impurezas leves como metil- formiato, formaldeído, acetaldeído e metanol por meio da purga aquo- sa a jusante 130 (reduzindo assim a quantidade de impurezas na co- luna de solvente e componentes leves 110) reduz a formação de he- miacetal ou acetal na coluna de solvente e componentes leves 110. Tais componentes mais pesados formados possuem pontos de ebuli- ção e podem, o que é indesejado, ser descarregados no fluxo de pro- duto (fluxo inferior 140) na coluna de solvente e componentes leves 110. Além disso, os compostos de hemiacetal ou acetal podem, poste- riormente, sofrer quebra em colunas a jusante formando aldeídos e, assim, contaminar o PO produzido.
[0096] Conforme indicado, as atuais modalidades da coluna de solvente e componentes leves 110 e sua modalidade de topo reduzem a formação de hemiacetal ou acetal na coluna de solvente e compo- nentes leves 110. Além disso, as técnicas reveladas facilitam a capa- cidade da extremidade frontal 104A do sistema de separação 100 (Fi- gura 4) de receber um fluxo de PO bruto contendo quantidades relati- vamente elevadas de água e metanol, por exemplo, diretamente na coluna de solvente e componentes leves 110.
[0097] O fluxo de produto supramencionado, originário da parte in- ferior da coluna de solventes e componentes leves 110 é identificada como fluxo inferior 140 na Figura 5. O fluxo inferior 140, que contém a maioria do PO que entra na coluna 110, pode ser enviado a um remo- vedor de solvente 142. Assim como em colunas de destilação típicas, parte da descarga inferior da coluna 110 pode ser vaporizada em um refervedor de solventes e componentes leves 143 e reintroduzida na coluna de solvente e componentes leves 110. O vapor ou condensado de vapor, por exemplo, podem ser introduzidos no lado utilitário do re- fervedor de solventes e componentes leves 143. O fluxo inferior 140 é a parte da descarga do fluxo inferior da coluna de solventes e componen- tes leves 110 que não é reciclada para a coluna de solventes e compo- nentes leves 110 através do refervedor de solventes e componentes leves 143. O fluxo inferior 140 é processado no removedor de solvente 142 para retirar o solvente do PO produzido no fluxo inferior 140.
[0098] No removedor de solvente 142, o solvente é retirado por meio de descarga na parte inferior. Uma parte da descarga inferior po- de ser direcionada pelo refervedor do removedor de solvente 146 e retornar na forma de vapor para o removedor de solvente 142. O vapor ou vapor condensado podem ser introduzidos como fluido aquecedor, por exemplo, no lado utilitário do refervedor de solvente 146. O restan- te da descarga inferior é o fluxo inferior da coluna removedora de sol- vente 144, que podem ser combinadas nessa modalidade com solven- te fresco ou com solvente reciclado, como o solvente reciclado 149 da extremidade traseira 106A exemplar (Figura 6) do sistema separador 100 e assim por diante, criando o solvente mencionado anteriormente 128, que é introduzido na coluna de solvente e componentes leves 110, no decantador 120 e/ou no sistema de lavagem com água 126. O solvente reciclado 149 pode originar-se do fluxo inferior 148 de uma coluna de solvente 162, por exemplo, na extremidade traseira 106A exemplar (Figura 6).
[0099] A maioria do PO que ingressa no removedor de solvente 142 pelo fluxo inferior 140 é descarregado no fluxo de topo do remo- vedor de solvente 150. O fluxo do topo do removedor de solvente 150 pode ser condensado no condensador da topo do removedor de sol- vente 152. O fluido de resfriamento introduzido no lado utilitário do condensador do topo do removedor de solvente 152 pode ser água da torre de resfriamento ou outro fluido de resfriamento. Parte do fluxo do removedor de solvente 150 condensado que sai do condensador 152 pode retornar ao removedor de solvente 142 na forma de refluxo. A porção remanescente do fluxo do topo do removedor de solvente 150 que deixa o condensador 152 pode ser direcionada como destilado (fluxo de PO 108A neste exemplo) para a extremidade traseira 106A exemplar (ver Figura 6) do sistema de separação 100 (Figura 4) para processamento subsequente a fim de remover impurezas do PO no fluxo de 108A. O fluxo de PO 108A é enviado à extremidade traseira 106A exemplar e pode ser análogo ao fluxo de PO 108 da Figura 4.
[00100] Finalmente, um equipamento exemplar contemplado na ex- tremidade frontal exemplar 104A do sistema de separação 100 pode ser realizado em escala comercial. Os respectivos diâmetros e alturas da coluna de solvente e componentes leves 110 e do removedor de solvente 142 podem ser dimensionados em função da base de projeto para o fluxo de massa e de acordo com a composição do fluxo de PO bruto 102 introduzido, por exemplo. Além disso, em um exemplo, o número de estágios teóricos da coluna de solventes e componentes leves 110 é de cerca de 25, e o fluxo de PO bruto 102 é introduzido na coluna de solventes e componentes leves 110 aproximadamente nos estágios 11 a 15. Evidentemente, outros números totais de estágios teóricos e pontos de alimentação são contemplados.
[00101] Para fornecer os estágios teóricos, bandejas ou enchimen- tos podem ser empregados, embora as bandejas sejam mais típicas. As bandejas podem ser bandejas peneiradas, bandejas com borbulha- dores, bandejas valvuladas ou assemelhadas. O enchimento, que po- de ser estruturado ou depositado, pode ser de vidro, metal, plástico, cerâmica e assim por diante. A metalurgia ou os materiais de constru- ção dos vários equipamentos mostrados na extremidade frontal 104A exemplar, incluindo a coluna de solventes e componentes leves 110 e o removedor de solvente 142 podem ser aço carbono, aço inoxidável, polímero reforçado por fibra de vidro (FRP), ligas de níquel e assim por diante. Tal metalurgia ou materiais de construção também podem ser aplicáveis a colunas e outros equipamentos na extremidade traseira 106A exemplar mostrada na Figura 6.
[00102] A Figura 6 mostra uma extremidade traseira 106A exemplar associada com a extremidade frontal 104A exemplar (Figura 5) do sis- tema de separação 100. A extremidade traseira 106A exemplar inclui uma coluna de extração 160, uma coluna de solvente 162 e uma colu- na de PO 164. Para maior clareza, os refervedores e condensadores de topo (incluindo sistemas de refluxo) das colunas 160, 162 e 164 não são mostrados.
[00103] A coluna de extração 160 é alimentada a porção do fluxo da coluna de retirada de solvente 150 condensado do removedor de sol- vente 142 (Figura 5), que é colhido como destilado no fluxo de PO 108A. O fluxo de PO 108A é sujeito a extração com solvente (por exemplo, um hidrocarboneto C8-C10) na coluna de extração 160. O solvente usado para extração pode se originar do fluxo inferior de sol- vente 148 ou da coluna de solvente 148 a jusante 162. Um fluxo de produto (fluxo de extração do topo 168), que contém a maior parte do PO que entra na coluna de extração 160, é descarregado do topo da coluna de extração 160. Um fluxo de extração da parte inferior 170, que contém solvente e descargas de impurezas, da parte inferior da coluna de extração 160.
[00104] O fluxo do topo de extração 168 é condensado e direciona- do para a coluna de PO 164, onde uma purga de componentes leves no topo 172 é retirada, uma purga de componentes pesados na parte inferior 174 é retirada e um fluxo de PO produzido 109A é descarrega- do como produto em um dreno lateral. O fluxo de PO produzido 109A pode ser análogo ao fluxo de PO produzido 109 da Figura 4.
[00105] O fluxo de extração da parte inferior 170 da coluna de extra- ção 160 é introduzido na coluna de solvente 162, onde uma purga de hidrocarboneto 178 (por exemplo C6) é retirada no topo e um fluxo de solvente na parte inferior 148 (por exemplo C8-C10) é retirada por meio de uma descarga inferior. Conforme indicado, o fluxo de solvente da parte inferior 148 pode ser direcionado total ou parcialmente para a co- luna de extração 160. Além disso, uma porção retirada (solvente reci- clado 149) do fluxo de solvente da parte inferior 148 pode ser conduzida para operações da unidade na extremidade frontal 104A (Figura 5).
[00106] Um sistema de separação 100 (Figura 4) com extremidade frontal 104A (Figura 5) e extremidade traseira 106A (Figura 6) pode emitir um fluxo de PO produzido 109A com níveis aceitáveis de impu- rezas (isto é, dentro de especificações típicas) e com perdas aceitáveis de PO (por exemplo, menos de 2%) no sistema de separação 100. As modalidades exemplares da extremidade frontal 104A proporcionam quantidades aceitáveis e relativamente baixas e impurezas no fluxo do topo do removedor de solvente 150 (Figura 5) que é descarregado do removedor de solvente 142. O conteúdo em partes por milhão (ppm) de determinadas impurezas no fluxo do topo do removedor de solvente 150 em um exemplo é mostrado na Tabela 12. Tabela 12
(00107] A Figura 7 mostra outro exemplo de uma extremidade fron- tal 104B do sistema de separação 100. O fluxo de PO bruto 102 é in- troduzido no sistema da coluna de solventes e componentes leves 190. As Figuras 8 e 9 apresentam detalhes exemplares do sistema da colune de solvente e componentes leves 190. A coluna de solvente e componentes leves 190 descarrega impurezas recebidas do fluxo de PO bruto 102 por meio da purga de um fluxo de vapor 116 e um siste- ma aquoso 124. Tais impurezas podem incluir metanol, água, metil- formiato, acetaldeído, glicóis e assemelhados. A purga do fluxo de va- por 116 pode ser direcionada para outro processo, eliminada como resíduo e assim por diante. O fluxo aquoso 124 pode originar-se, por exemplo, de uma fase aquosa em um decantador do sistema de sol- vente e componentes leves 190.
[00108] O fluxo aquoso 124 é direcionado para o sistema de lava- gem com água 126. Vários fluxos que contêm solvente (por exemplo, solvente na parte traseira 151 e destilado 199, mostrados adiante) da extremidade traseira 106B (Figura 10) e água 132 podem ser combi- nados com o fluxo aquoso 124 e direcionados para um misturador 204, que pode ser, por exemplo, um misturador estático, antes de entrar no sistema de lavagem com água 126. Um exemplo de um fluxo de sol- vente originário da extremidade traseira 106B (Figura 10) e adicionado ao fluxo aquoso 124 pode ser um solvente da extremidade posterior 151 do fluxo de solvente da parte inferior 148 de uma coluna de sol- vente 162 e assim por diante. Outros fluxos podem ser adicionados ao fluxo aquoso 124, tais como o destilado de topo 199 de uma coluna de extração 160 para purgar o formaldeído da extremidade posterior 106B, por exemplo.
[00109] No sistema de lavagem com água 126, as impurezas su- pramencionadas (metanol, água, metilformiato, acetaldeído, glicóis e assemelhados) são descarregados por meio de uma purga aquosa a jusante 130. Um fluxo de lavagem orgânica 134 pode ser direcionado do sistema de lavagem com água 126 para a coluna de solvente e componentes leves 190. O sistema de lavagem com água 126 pode incluir um recipiente, um coalescedor e/ou outros equipamentos.
[00110] O sistema da coluna de solvente e componentes leves 190 descarrega um fluxo de produto (fluxo inferior 140) que contém a maior parte do PO que entra no sistema da coluna de solvente e componen- tes leves 190 no fluxo de PO bruto 102. O fluxo de produto pode ser um fluxo da parte inferior 140 de uma coluna de solvente e componen- tes leves 110 (coluna de destilação) do sistema de solvente e compo- nentes leves 190 (como as mostradas posteriormente nas Figuras 8 e 9) ou na coluna de solvente e componentes leves 110 mostrada na Figura 5. O fluxo de produto (por exemplo, o fluxo inferior 140) é dire- cionado para um removedor de solvente 142, que pode funcionar de forma semelhante à discutida anteriormente em relação à extremidade frontal 104A (Figura 5). No removedor de solvente 142, o solvente é retirado por meio do fluxo removedor de solvente da parte inferior 144.
[00111] O fluxo removedor de solvente da parte inferior 144 pode ser direcionado para o sistema da coluna de solvente e dispositivos leves 190. Opcionalmente, pode-se combinar mais solvente, por exemplo do fluxo inferior de solvente 148 da coluna de solvente 162 da extremidade traseira 106B (Figura 10), pode ser combinado com o flu- xo removedor de solvente da parte inferior 144 para ceder o solvente 128 no trajeto até a coluna de solvente e componentes leves 190. As- sim, o solvente 128 introduzido na coluna de solvente e componentes leves 190 pode ser o fluxo de solvente da parte inferior 144 ou uma combinação do fluxo de solvente da parte inferior 144 com o solvente reciclado 149 da extremidade traseira 106B (Figura 10).
[00112] A maioria do PO que ingressa no removedor de solvente 142 (pelo fluxo inferior 140) é descarregado no fluxo de topo do remo- vedor de solvente 150. Uma parte do fluxo de topo condensado é dire- cionada como destilado para o fluxo de PO 108B para a extremidade traseira 106B (ver Figura 10) do sistema separador 100 para proces- samento subsequente com retirada das impurezas do PO. Entretanto, a quantidade de impurezas no fluxo de topo 150 e no fluxo de PO 108B são em geral relativamente baixas. O fluxo 108B é enviado à ex- tremidade traseira 106B e pode ser análogo ao fluxo de PO 108 da Figura 4.
[00113] Um aspecto benéfico do sistema de coluna de solvente e componentes leves 190 é a formação e descarga do componente aquoso 124 com as impurezas supramencionadas, que pode ser reali- zada em diversas modalidades. As Figuras 8 e 9 apresentam exem- plos respectivos do sistema de solvente e componentes leves 190 com uma coluna de solvente e componentes leves 110 que produz um fluxo aquoso 124 ou um fluxo similar.
[00114] A Figura 8 é um sistema exemplar de solvente e compo- nentes leves 190-1 com uma coluna de solvente e componentes leves 110 que recebe o fluxo de PO bruto 102, que pode ser recebido em vários estágios de destilação do longo da coluna de solvente e com- ponentes leves 110. Um solvente 128 também é introduzido na coluna 110. Em alguns exemplos, também é benéfico introduzir o solvente 128 no ou acima do dreno líquido 222 lateral. Um ponto de introdução exemplar para o solvente 128 é no estágio ou bandeja 3, por exemplo.
[00115] Um decantador 120 é posicionado como decantador lateral para facilitar a formação e a descarga do fluxo aquoso 124. Um dreno líquido 222 lateral da coluna de solvente e componentes leves 110, que contém algum PO e também água, metanol, acetaldeído e outras impurezas da coluna de solvente e componentes leves 110 é introdu- zido no decantador 120. Um objetivo do decantador 120 pode ser faci- litar a retirada de água e outras impurezas aquosas ou hidrossolúveis da coluna de solvente e componentes leves 110 (por meio da purga no fluxo aquoso 124).
[00116] O dreno líquido 222 lateral direcionado para o decantador 120 pode conter uma quantidade relativamente significativa de água e outras impurezas hidrossolúveis como o metanol. Assim, o decantador 120 pode facilitar a ocorrência de eliminação fásica de água e compo- nentes aquosos em contato com o solvente hidrocarboneto. Portanto, o solvente 128 (por exemplo C8-C10) pode ser introduzido no decan- tador 120 para promover a formação de uma fase aquosa e uma fase orgânica no decantador 120. A fase orgânica no decantador 120 pro- duz o fluxo orgânico 122, que pode ser direcionado como refluxo para a coluna de solvente e componentes leves 110.
[00117] A fase aquosa no decantador 120 produz o fluxo aquoso 124, que é direcionado para o sistema de lavagem com água 126 con- forme discutido (ver Figura 7). Esse fluxo aquoso 124 pode conter PO e também água, metanol, acetaldeído, algum metilformiato, glicol e outras impurezas. No sistema de lavagem com água 126, o fluxo aquoso 124 entra em contado com mais solvente hidrocarboneto (por exemplo, C8-C10) e uma quantidade relativamente pequena de água, que promove a retirada de impurezas hidrossolúveis como metanol, acetaldeído, glicol, uma porção relativamente pequena de metilformia- to e outras impurezas por meio da purga aquosa 130 (Figura 7) do sis- tema de lavagem com água 126. O óxido de propileno (PO) é recupe- rado do solvente ou da fase orgânica que retorna do fluxo de lavagem orgânica 134 do sistema de lavagem com água 126 (Figura 7) para a coluna de solvente e compostos leves 110 mostrada na Figura 8. Esse direcionamento do fluxo de lavagem orgânica 134 contrasta com a modalidade mostrada na Figura 5, onde o sistema de lavagem orgâni- ca 134 da lavagem com água 126 é direcionado para o decantador 120, no qual os componentes orgânicos e o PO recuperado atingem a coluna 110 por meio do fluxo orgânico 122 na Figura 5.
[00118] Na Figura 8, um fluxo de topo 112 contendo componentes leves é descarregado da coluna de solvente e componentes leves 110 e parcialmente condensada em um condensador de topo 114. Neste exemplo, a parte condensada do fluxo de topo 112 é rotulada como fluxo de topo condensado 118 e retorna como refluxo para a coluna de solvente e componentes leves 110. Um fluxo de vapor 116 de compo- nentes não condensador é purgado do condensador de topo 114. Em determinadas modalidades em relação à Figura 8, a operação do con- densador de topo 114 pode ser ajustada para proporcionar um fluxo de vapor 116 no intervalo de 5 a 50 % peso de destilado (fluxo de topo condensado 118) e proporcionar 60 a 90 % peso (por exemplo, cerca de 75 %peso) de purga de metilformiato total do fluxo de PO bruto 102.
[00119] Um fluxo de produto que contém a maior parte do PO que entra na coluna de solventes e componentes leves 110 no fluxo de PO bruto 102 é descarregado no fluxo inferior 140 da coluna de solventes e componentes leves 110. Conforme discutido em relação à Figura 7, o fluxo de produto (fluxo inferior 140) é enviado para introdução no re- movedor de solvente a jusante 142 (ver Figura 7).
[00120] A Figura 9 reflete uma coluna de solvente e componentes leves 190-2 exemplar, que possui uma coluna de solvente e componen- tes leves 110 e um decantador 120 para facilitar a formação e a descar- ga do fluxo aquoso 124. Conforme discussão semelhante relacionada à Figura 8, a coluna de solvente e componentes leves 110 do sistema da coluna de solvente e componentes leves 190-2 da Figura 9 recebe o fluxo de PO bruto 102. Um solvente 128 também é introduzido na colu- na 110. No exemplo da Figura 9, o decantador 120 é um decantador de topo e recebe um fluxo de topo condensado 118 contendo metanol, água e outras impurezas aquosas leves em vez de um dreno lateral 222 (Figura 8) contendo tais impurezas da coluna 110.
[00121] Na Figura 9, um fluxo de topo 112 contendo componentes leves é descarregado do topo da coluna de solvente e componentes leves 110 e parcialmente condensada em um condensador de topo 114. Nesse exemplo, o fluxo de topo condensado 118 é direcionado para o decantador 120.
[00122] Um fluxo de vapor 116 de componentes não condensador é purgado do condensador de topo 114. Em determinadas modalidades, a operação do condensador de topo 114 pode ser ajustada para pro- porcionar um fluxo de vapor 116 no intervalo de 5 a 50 Epeso de des- tilado e proporcionar 60 a 90 Epeso (por exemplo, cerca de 75 Epeso) de purga de metilformiato total do fluxo de PO bruto 102.
[00123] Assim como no sistema 190-1 (Figura 8), o solvente 128 pode ser introduzido no sistema 190-2 da Figura 9 no decantador 120 para facilitar a formação de uma fase aquosa e de uma fase orgânica no decantador 120. No exemplo ilustrado na Figura 9, o fluxo orgânico 122 é retornado como refluxo para a coluna 110.
[00124] A fase aquosa é descarregada do decantador 120 na forma de um fluxo aquoso 124 para o sistema de lavagem com água 126 (ver Figura 7). Assim como no sistema 190-1, esse fluxo aquoso 124 do sistema 190-2 geralmente contém PO e também água, metanol, ace- taldeído, algum metilformiato e outras impurezas. O fluxo aquoso 124 é enviado ao sistema de lavagem com água 126, onde entra em conta- to com mais solvente hidrocarboneto (por exemplo, C8-C10) e uma quantidade relativamente pequena de água, para retirada final de im- purezas hidrossolúveis como metanol, acetaldeído, glicol e uma por- ção relativamente pequena de metilformiato e outras impurezas por meio da purga aquosa a jusante 130 (Figura 7). O PO é recuperado no retorno do fluxo de lavagem orgânica 134 (PO e solvente) diretamente para a coluna de solventes e componentes leves 110 (e não pelo de- cantador 120 como mostrado na Figura 8).
[00125] Um fluxo de produto (fluxo inferior 140) que contém a maior parte do PO que entra na coluna de solventes e componentes leves 110 no fluxo de PO bruto 102 é descarregado no fluxo inferior 140 da coluna de solventes e componentes leves 110. Conforme discutido em relação às Figuras 7 e 8, o fluxo de produto (fluxo inferior 140) da Figu- ra 9 é enviado para introdução no removedor de solvente a jusante 142 (ver Figura 7). Finalmente, deve-se notar que outras modalidades do sistema da coluna de solventes e componentes leves 190 são con- templados para formação e descarga do fluxo aquoso 124. Em deter- minadas modalidades, um resfriador lateral da coluna de solventes e componentes leves 110 e/ou outros equipamentos podem ser empre- gados, por exemplo.
[00126] A Figura 10 constitui um exemplo da porção traseira 106B de um sistema separador 100 (Figura 4) associado com o sistema frontal 104B discutido anteriormente em relação às Figuras 7 a 9. Assim como na porção traseira 106A mostrada na Figura 6, a porção traseira 106B mostrada na Figura 10 inclui uma coluna de extração 160, uma coluna de solvente 162 e uma coluna de PO 164. Para maior clareza, os respectivos refervedores de cada coluna 160, 162, 164 não são mos- trados, e o condensador de topo da coluna de solvente 162 não é mos- trado. O condensador de topo 240 da coluna de extração 160 e o con- densador de topo 242 da coluna PO 164 são mostrados.
[00127] Para alimentação primária da coluna de extração 160, o flu- xo condensado da coluna de retirada a jusante 142 (Figura 7) é direci- onado como fluxo de PO 108B até a coluna de extração 160 para ex- tração com solvente (por exemplo, um hidrocarboneto C8-C10). Uma fonte de solvente para extração pode ser o fluxo de solvente da parte inferior 148 da coluna de solvente a montante 162. Evidentemente, outras fontes de extração de solvente podem ser utilizadas.
[00128] O fluxo do topo de extração 168 da coluna de extração 160 é condensado no condensador do topo da coluna de extração 240 e parte do fluxo de topo de extração 168 condensado retorna como re- fluxo para a coluna de extração 160. Outra parte do fluxo de extração condensado 168 é colhida como destilado 199 e direcionada para o sistema de lavagem com água a jusante 126 (Figura 7).
[00129] Vantajosamente, a purga de parte do fluxo do topo de ex- tração 168 colhida como destilado 199 para o sistema de lavagem com água 126 geralmente contém formaldeído, e assim reduz-se a quanti- dade de formaldeído presente na coluna de PO a montante 164. Por- tanto, a incrustação de equipamentos associados com a purga de componentes leves no topo (não mostrada) da coluna PO 164 pode ser reduzida. A incrustação pode ser causada pela formação de polí- mero de formaldeído, por exemplo.
[00130] Em algumas modalidades, a purga do destilado 199 do flu- xo do topo de extração 168 condensado que contém o componente leve formaldeído, é possível eliminar a purga de componentes leves no topo (como a purga de componentes leves 172 mostrada na Figura 6) na coluna de PO a montante 164, conforme mostrado na Figura 10. Além disso, o PO no destilado 199 purgado do fluxo de topo conden- sado 168 para o sistema de lavagem 126 pode ser recuperado no flu- xo de lavagem orgânica 134 do sistema de lavagem 126 e devolvido para a coluna de solventes leves 110 do sistema de solventes leves 190 (ver Figuras 7-9). Além disso, o uso de um dreno lateral de PO produzido (que cria o fluxo lateral de produto 248) na Figura 10 reduz a quantidade de PO que deixa o destilado 199.
[00131] Um fluxo de extração da parte inferior 170, que contém sol- vente e impurezas, é descarregado da coluna de extração 160 e intro- duzido na coluna de solvente 162. Uma purga de hidrocarbonetos 178 (por exemplo, C6) é retirada do topo e um fluxo de solvente da parte inferir 148 é retirado. Conforme indicado, o fluxo de solvente da parte inferior 148 pode ser direcionado para a coluna de extração 160. Além disso, porções retiradas do fluxo de solvente da parte inferior 148, co- mo o solvente reciclado 149 e o solvente da extremidade traseira 151 na modalidade ilustrada na Figura 10 podem ser direcionados para a operação de unidades na extremidade frontal 104B (ver Figura 7).
[00132] Na modalidade ilustrada na Figura 10, conforme indicado, um fluxo lateral de produto 248, que contém a maior parte do PO que entra na coluna de extração 160, é descarregado da coluna de extra- ção 160 para a coluna de PO 164. Isso contrasta com a Figura 6, onde o fluxo de produto é o fluxo do topo de extração 168.
[00133] Na coluna de PO 164 da Figura 10, uma purga de compo- nentes pesados da parte inferior 174 é retirada. Um fluxo de topo da coluna de PO 252 é descarregado do topo e condensado no conden- sador de topo 242. Um aumento da taxa de refluxo do fluxo de topo da coluna de PO condensado 252 para a coluna de PO 164 pode reduzir a perda de PO e, beneficamente, aumentar a separação entre aldeído propiônico e acetona do PO na coluna de PO 164, por exemplo. A por- ção condensada do fluxo de topo de PO 252 colhido como destilado do produto é rotulado como fluxo de PO produzido 109B e pode ser análogo ao fluxo de PO produzido 109 da Figura 4.
[00134] Em um exemplo, um sistema de separação 100 (Figura 4) com a extremidade frontal 104B (Figuras 7-9) e a extremidade traseira 106B (Figura 10) pode proporcionar um rendimento relativamente eleva- do de 98,5 % peso de PO recuperado do fluxo de PO bruto 102 na fluxo da coluna de PO do topo 252 direcionada como produto do destilado. No exemplo, o fluxo de PO produzido 109B possui alta pureza de 99,98 % peso de PO com 10 ppm de metilformiato. Finalmente, deve-se notar que as colunas e equipamentos associados mostrados nas Figuras 7 a 10 podem ser de escala comercial e possuir o tamanho, componentes inter- nos e materiais de construção discutidos anteriormente.
[00135] As Figuras 11 e 12 são uma modalidade alternativa de uma porção frontal 104C e de uma porção traseira 106C, respectivamente, de um sistema separador 100 (Figura 4). A porção frontal 104C da Fi- gura 11 possui uma coluna de componentes leves 260, uma coluna de componentes pesados 262 e uma coluna de solvente e componentes leves 265 (por exemplo, os "solventes" da coluna possuem C8-C10). As colunas 260, 262 e 265 podem ser todas colunas de destilação. A extremidade traseira associada 106C da Figura 12 possui uma coluna de extração 269 (também rotulada como coluna de solvente e compo- nentes pesados) e uma coluna de solvente 273. Nessa modalidade, o fluxo de PO produto 109C (análogo ao fluxo de PO produzido 109 da Figura 4) é descarregado da coluna de extração 269. Além disso, uma purga de solvente (extração do fluxo de topo 286) é direcionada do fluxo de topo da coluna de extração 269 para a extremidade frontal 104C, reduzindo assim a quantidade de formaldeído impuro na coluna de extração 269 e no fluxo de PO produzido 109C.
[00136] Para maior clareza, os refervedores e condensadores de to- po presentes em cada coluna nas Figuras 11 e 12 não são exibidos, com exceção do condensador de topo 267 da coluna de solvente e componentes leves associado com a coluna de solvente e componentes leves 265. Além disso, a extremidade frontal 104C da Figura 11 é exibi- da com a coluna de componentes leves 260 recebendo o fluxo o PO bruto 102 e alimentando a coluna de componentes pesados 262. Entre- tanto, essa ordem de processos na extremidades frontal 104C pode ser modificada (isto é, alternada). Em outras palavras, a extremidade frontal 104C pode ser configurada de modo que a coluna de componentes pe- sados 262 recebe fluxo o PO bruto 102 e alimenta a coluna de compo- nentes leves 260. Em ambos os casos, a alimentação da terceira colu- na, que é a coluna de solvente e componentes leves 265, possuirá composição geralmente e taxas de fluxo de massa similares.
[00137] Na modalidade ilustrada da extremidade frontal 104C da Figura 11, o fluxo de PO bruto 102 é introduzido na coluna de compo- nentes leves 260 para retirada de impurezas e hidrocarbonetos leves, como por exemplo C5, por meio de um fluxo do topo da coluna de componentes leves 264. O fluxo da parte inferior da coluna de compo- nentes leves 266 da coluna de componentes leves 260 contém a maior parte ou a maioria do PO que entra no fluxo de PO bruto 102. O fluxo da parte inferior da coluna de componentes leves 266 é introduzido em uma coluna de componentes pesados 262 para retirar componentes pesados, água, parte do metanol e assemelhados, por meio de um flu- xo da parte inferior da coluna de componentes pesados 268 da coluna de componentes pesados 262. Alguns exemplos de componentes pe- sados da parte inferior da coluna de componentes pesados 268 são o aldeído propiônico, acetona e assim por diante.
[00138] A maioria do PO que entra na coluna de componentes pe- sados 262 a partir da coluna de componentes leves 260 é descarrega- do no fluxo de topo da coluna de componentes pesados 270 (um fluxo de produto) da coluna de componentes pesados 266. O fluxo de topo da coluna de componentes pesados 270 possui baixo conteúdo de metanol e água devido à presença da coluna de componentes leves a jusante 260. O fluxo de topo da coluna de componentes pesados 270 é introduzido na coluna de solventes e componentes leves 265. Além disso, um solvente (por exemplo, C6-C10s) é introduzido na coluna de solvente e componentes leves 265 por meio da totalidade ou de parte de um fluxo de hidrocarboneto da parte inferior 271 da extremidade traseira 106C (Figura 12). Conforme discutido a seguir, o fluxo de hi- drocarboneto da parte inferior 271 inclui solvente reciclado da extremi- dade traseira 106C.
[00139] Na coluna de solvente e componentes leves 265, o fluxo in- ferior da coluna de solvente e componentes pesados 108C é um fluxo de produto que contém a maior parte do PO que entra na coluna de solvente e componentes leves 110 (no fluxo de topo da coluna de componentes pesados 270) da coluna de componentes pesados a ju- sante 262. O fluxo da parte inferior da coluna de solvente e componen- tes leves 108C pode ser análogo ao fluxo de PO 108 da Figura 4.
[00140] Quanto às impurezas, as impurezas leves e aquosas são descarregadas do topo da coluna de solvente e componentes leves 265 em um fluxo de topo 274. O fluxo de topo 274 é condensado em um condensador de topo 267, produzindo um fluxo de topo condensa- do 275. Uma purga de vapor 280 do condensador de topo 267 de cer- ca de 5 a 10 % peso, por exemplo, do fluxo de topo 274 é mantida pa- ra retirar alguns dos componentes não-cáusticos e não-aquosos e as- sim por diante. Uma parte do fluxo de topo condensado 275 reflui para a coluna de solventes e componentes leves 265. O restante do fluxo de topo condensado 275 (isto é, destilado) é sujeito à lavagem cáusti- ca, conforme discutido a seguir.
[00141] Cabe notar que a operação da coluna de solvente e com- ponentes leves 265 com um suprimento suficiente de solvente (por exemplo, pelos fluxos 270 e 271, e com gerenciamento direcionado do refluxo e do destilado do fluxo de topo condensado 275, e assim por diante, as impurezas leves metilformiato, acetaldeído, metanol, água, glicol e assemelhadas são geralmente concentradas no fluxo de topo condensado 275 sem formação de uma fase aquosa na coluna de sol- vente e componentes leves 265 ou no fluxo de topo condensado 275.
[00142] Conforme mencionado, a parte do fluxo de topo condensado 275 que não é usada como refluxo e sim direcionada como destilado é enviada a uma seção de lavagem cáustica, onde entra em contato com uma quantidade ligeiramente supraestequiométrica de um componente cáustico (por exemplo, hidróxido de sódio) por meio de um fluxo cáusti- co 282, equivalente à quantidade de metilformiato na parte do fluxo de topo condensado 275 direcionada como destilado para manter um pH de 10 a 12 na seção de lavagem cáustica em determinados exemplos. Na modalidade ilustrada, a seção de lavagem cáustica é a adição de componente cáustico por meio do fluxo cáustico 282 e do misturador 284, proporcionando mistura e tempo de residência.
[00143] Além disso, um solvente hidrocarboneto, como um fluxo or- gânico ou solvente do sistema da extremidade traseira 106C pode ser introduzido a jusante do misturador 284, que pode ser, por exemplo, um misturador estático, para promover a formação de uma fase aquo- sa (isto é, formada predominantemente por água, metanol, acetaldeí- do, metilformiato e outras impurezas hidrossolúveis, na porção do fluxo de topo condensado 275 direcionado como destilado para a lavagem cáustica). A fonte do solvente assim adicionado pode ser o fluxo de topo de extração 286 da coluna de extração 269 na Figura 12. Além disso, esse fluxo de topo de extração 286 pode conter formaldeído e portando reduzir, beneficamente, a concentração de formal-deído na extremidade traseira 106C e, portanto no PO produzido 109C final. Além disso, o PO nesse fluxo de topo de extração 286 pode ser recu- perado no fluxo de solvente reciclado 278 que chega como refluxo à coluna de solvente e componentes leves 265.
[00144] O destilado tratado por componente cáustico 288 do mistu- rador 284 é introduzido em uma coluna de lavagem em contracorrente 290, que pode ser uma coluna relativamente pequena de extração lí- quido-líquido para lavagem e recuperação de PO com cerca de 3 a 7 (por exemplo, 5) estágios teóricos criados por meio de enchimento 296, por exemplo, e geralmente em uma poção central da coluna, por exemplo. A água 292 é introduzida em uma porção elevada 294 e o solvente em uma porção inferior da coluna de lavagem em contracor- rente 290. A extração na coluna de lavagem em contracorrente 290 aumenta a recuperação de PO do resíduos de componentes cáusticos e água do destilado tratado por componente cáustico 288, com redu- ção do transporte de cáusticos pela fase aquosa reduzida. Nesse exemplo, a descarga de componentes cáusticos e resíduos aquosos 295 descarrega de uma parte inferior da coluna de lavagem em con- tracorrente 290. O PO lavado retorna para a coluna de solvente e componentes leves 265 em um fluxo orgânico (fluxo de solvente reci- clado 278) como refluxo adicional da coluna 265. Finalmente, o solven- te 294 introduzido na coluna de lavagem em contracorrente 290 é um solvente (por exemplo, C8-C10s) do sistema da extremidade traseira 106C (Figura 12).
[00145] Conforme discutido, a Figura 12 mostra uma extremidade traseira 106C exemplar associada com a extremidade frontal 104C exemplar (Figura 11) do sistema de separação 100 exemplar (Figura 4). Em referência à Figura 12, a coluna de extração 269 recebe o fluxo de produto (fluxo parte inferior da coluna de solvente e componentes leves 108C) da coluna de solvente e componentes leves 265 (Figura 11). Além disso, a coluna de extração 269 recebe solvente 294 (por exemplo, C8-C10s) de um fluxo da parte inferior oriundo da coluna de solvente a montante 273.
[00146] Um fluxo de topo de extração 286 condensado (condensa- dor não mostrado) da coluna de extração 269 é direcionado para a se- ção de lavagem cáustica (misturador 284, opcionalmente um mistura- dor estático) da extremidade frontal 104C (Figura 11). O fluxo do topo de extração 286 geralmente pode conter um solvente hidrocarboneto, formaldeído, PO e assim por diante. O solvente hidrocarboneto no flu- xo do topo de extração 286 pode promover a formação de uma fase aquosa e separação da mesma na coluna de lavagem em contracor- rente 290 (Figura 11). Além disso, o PO (por exemplo, 1-2 peso % com base no PO no fluxo de PO bruto 102) direcionado do fluxo do topo de extração 286 para a lavagem cáustica (no misturador 284) e na coluna de lavagem em contracorrente 290 pode ser recuperado no fluxo de fase orgânica (fluxo de solvente reciclado 278) e direcionado como re- fluxo para a coluna de solvente e componentes leves 265 (Figura 11). Finalmente, conforme discutido, essa purga de formaldeído com o flu- xo do topo de extração 286 ode reduzir a quantidade de formaldeído na coluna de extração 269 e no fluxo de PO produzido 109C ao ser descarregado em um dreno lateral na coluna de extração 269.
[00147] Além disso, um fluxo de extração da parte inferior 271, que contém solvente hidrocarboneto pesado (por exemplo, C6-C10s), por exemplo, é descarregado da coluna de extração 269 e introduzido na coluna de solvente 273. Além disso, parte desse fluxo de hidrocarbo- neto da parte inferior 271 (por exemplo, contendo C6-C10s) pode ser introduzida na coluna de solvente e componentes leves 265 (Figura 11). Na coluna de solvente 273, uma purga de hidrocarbonetos 300 (por exemplo, contendo C6) é realizada no topo. Um fluxo de solvente 294 (por exemplo, contendo compostos C8-C10s) é descarregado da parte inferior da coluna de solvente 273 e pode ser direcionado para a coluna de extração 269 para extração e/ou enviado para extração lí- quido-líquido na coluna de lavagem em contracorrente 290 (Figura 11).
[00148] Finalmente, conforme indicado, o fluxo de PO produzido 109C é recuperado em um dreno lateral (por exemplo, da coluna de pasteurização) da coluna de extração 269. Em suma, um sistema se- parador de PO exemplar 100 com a extremidade frontal 104C e a ex- tremidade traseira 106C pode fornecer um alto rendimento exemplar de 98,9 Epeso (do PO do fluxo de PO bruto 102), por exemplo, e uma alta pureza exemplar de 99,99% por Epeso de PO, com 10 ppm de metilformiato no PO produzido 109C.
[00149] Os equipamentos mostrados nas Figuras 11 e 12 podem ser de escala comercial. Além disso, os respectivos diâmetros, alturas e números de estágios teóricos de várias colunas nas Figuras 11 e 12 podem ser dimensionadas em função da base de projeto para o fluxo de massa e de acordo com a composição do fluxo de PO bruto 102 introduzido, por exemplo. Para fornecer os estágios teóricos, bandejas ou enchimentos podem ser empregados. As bandejas podem ser ban- dejas peneiradas, bandejas com borbulhadores, bandejas valvuladas ou assemelhadas. O enchimento, que pode ser estruturado ou deposi- tado, pode ser de vidro, metal, plástico, cerâmica e assim por diante. A metalurgia ou os materiais de construção dos vários equipamentos mostrados nas Figuras 11 e 12 podem incluir aço carbono, aço inoxi- dável, polímero reforçado por fibra de vidro (FRP), ligas de níquel e assim por diante.
[00150] Em resumo, modalidades das presentes técnicas podem fornecer um sistema de separação de óxido de propileno contendo uma coluna de destilação que recebe um fluxo de óxido de propileno bruto, descarrega um fluxo de impurezas compreendendo metanol e água e descarregar um fluxo inferior que contém a maior parte do óxi- do de propileno introduzido no fluxo de óxido de propileno bruto pro- cessado. Um decantador pode receber o fluxo de impurezas e um sol- vente hidrocarboneto para permitir a formação no decantador de uma fase orgânica, caracterizada pelo fato de compreender óxido de propi- leno, um solvente hidrocarboneto e uma fase aquosa, caracterizada pelo fato de compreender a maior parte do peso porcentual de metanol e água que entra no fluxo de impurezas. Um sistema de lavagem por água recebe e purga a fase aquosa do sistema de separação de óxido de propileno, no qual a fase orgânica no decantador é enviada para a coluna de destilação. O fluxo de óxido de propileno bruto pode ser uma corrente efluente do reator de óxido de propileno, como em um sistema de processamento de óxido de propileno/terc-butanol.
[00151] A coluna de destilação pode incluir um condensador de topo, e a coluna de destilação é configurada com uma purga de vapor no topo de componentes não condensados do condensador no topo de destila- ção. O decantador pode ser um decantador de topo localizado na colu- na de destilação e receber o fluxo de impurezas do condensador de to- po. Por outro lado, o decantador é um decantador lateral à coluna de destilação e configurado para receber o fluxo de impurezas de um dre- no líquido lateral na coluna de destilação. A coluna de destilação pode ser uma coluna de solventes e componentes leves. Além disso, o sis- tema de lavagem com água pode incluir um misturador estático e um coalescedor. Um "removedor" de solvente pode receber o fluxo da parte inferior da coluna de destilação, na qual o fluxo de removedor de sol- vente do topo contém maior parte do óxido de propileno que entra no removedor de solvente no fluxo in-ferior da coluna de destilação e des- carrega o fluxo de removedor de solvente, que compreende ao menos parte do solvente hidrocarboneto recebido no decantador. Finalmente, uma coluna de extração pode submeter o fluxo de removedor de sol- vente originário do topo de destilação para uma extração de solventes hidrocarbonetos para remover impurezas, caracterizado pelo fato de que a coluna de extração purga as impurezas removidas, incluindo o formaldeído, para o sistema de lavagem com água.
[00152] As modalidades podem fornecer um método de separação de óxido de propileno de um fluxo de óxido de propileno bruto em um sistema separador, sendo que o método inclui: introdução do fluxo de propileno bruto em uma coluna de destilação, retirada de um fluxo de impurezas da coluna de destilação para um decantador, sendo que o fluxo de impurezas contém metanol e água; introdução do solvente hidrocarboneto no decantador, formando no decantador uma fase or- gânica que contém óxido de propileno e solvente hidrocarboneto e uma fase aquosa que contém a maioria do peso porcentual de metanol e da água introduzida no decantador no fluxo de impurezas. Além dis- so, o método pode compreender a lavagem da fase aquosa com água, purga da fase aquosa da lavagem do sistema de separação e trans- porte da fase orgânica para a coluna de destilação.
[00153] A descarga do fluxo de impurezas de incluir descarga do flu- xo de impurezas para o decantador por meio de um condensador de topo da coluna de destilação, sendo que o método inclui também a pur- ga de um fluxo de vapor do condensador de topo. Por outro lado, a des- carga do fluxo de impurezas pode compreender a descarga do fluxo de impurezas para o decantador por meio de um dreno líquido lateral na coluna de destilação. Finalmente, o método pode incluir descarga do fluxo inferior da coluna de destilação, sendo que o fluxo inferior compre- ende a maior parte do óxido de propileno que entra na coluna de desti- lação a partir do fluxo de óxido de propileno bruto, separação do formal- deído do fluxo inferior e envio do formaldeído para um sistema de lava- gem com água que realiza a lavagem da fase aquosa com água.
[00154] Algumas modalidades podem incluir um sistema de separa- ção de óxido de propileno com uma coluna de destilação que recebe um fluxo de óxido de propileno bruto processado, descarrega um fluxo de impurezas compreendendo metanol e água e descarregar um fluxo inferior que contém a maior parte do óxido de propileno introduzido no fluxo de óxido de propileno bruto processado. Um misturador mistura componentes cáusticos (por exemplo, contendo hidróxido de sódio) o fluxo de impurezas para criar um fluxo de impureza tratado por com- ponentes cáusticos. Uma coluna de lavagem em contracorrente sujeita o fluxo de impurezas tratado por componentes cáusticos a extração aquosa e a extração orgânica. A coluna de lavagem em contracorrente pode purgar um fluxo aquoso contendo a maior parte da quantidade de metanol e água do fluxo de impurezas. Além disso, a coluna de lava- gem em contracorrente pode descarregar um fluxo orgânico (contendo solvente hidrocarboneto e óxido de propileno) para a coluna de desti- lação. O sistema separador de óxido de propileno pode incluir uma co- luna de extração posicionada a jusante da coluna de destilação e con- figurada para purgar o formaldeído para o misturador, no qual o for- maldeído é direcionado do fluxo inferior da coluna de destilação.
[00155] Finalmente, algumas modalidades podem incluir um méto- do para separar impurezas do óxido de propileno, sendo que o método inclui processamento por uma coluna de destilação de um fluxo de óxido de propileno para descarga do fluxo de impurezas que contém metanol e água e descarga de um fluxo inferior que contém a maior parte do óxido de propileno que entra na coluna de destilação. O fluxo de impurezas é misturado (por exemplo, por um misturador estático) com um componente cáustico (por exemplo, que contém hidróxido de sódio) para criar um fluxo de impurezas tratadas por componente cáustico que é então submetido a extração com hidrocarboneto e de- pois com água para purgar um fluxo aquoso que contém a maior parte do metanol e da água do fluxo de impurezas. O método pode incluir processamento do fluxo inferior da coluna de destilação e purga do formaldeído por meio do processamento do fluxo de impurezas.
[00156] Embora a presente invenção tenha sido descrita com bas- tantes detalhes em relação a determinadas versões preferidas da mesma, outras versões são possíveis. Portanto, o espírito e o escopo das reivindicações em anexo não devem ser limitadas à descrição das versões preferidas aqui contidas.
[00157] Todas as características reveladas nesta especificação (inclu- indo quaisquer reivindicações, resumos e desenhos) podem ser substitu- ídas por características alternativas que servem às mesmas finalidades, exceto se indicado expressamente o contrário. Portanto, exceto se indi- cado o contrário, cada característica revelada é apenas um exemplo de uma série genética de características equivalentes ou similares.
[00158] Qualquer elemento de uma reivindicação que não se afirme especificamente que seja "destinado para" realizar uma função específica ou seja uma "etapa para" realizar uma função específica não deve ser interpretado de acordo com a cláusula de destinação ou etapa ("means" ou "step") especificada em 35 U.S.C §112, sexto parágrafo. Em particu- lar, o uso de "etapa de" nas reivindicações aqui presentes não pretende relacionar-se com o disposto em 35 U.S.C §112, sexto parágrafo.
Claims (10)
1. Sistema de separação de óxido de propileno, caracteri- zado pelo fato de que compreende: (a) uma coluna de destilação configurada para receber um fluxo de óxido de propileno bruto, descarregar um fluxo de impurezas que compreende metanol e água e descarregar um fluxo inferior que compreende a maior parte do óxido de propileno introduzido no fluxo de óxido de propileno bruto, em que a coluna de destilação inclui um condensador no topo, e em que a coluna de destilação é configurada com uma purga de vapor no topo de componentes não condensados do condensador de topo; (b) um decantador configurado para receber pelo menos parte do fluxo de impurezas e um solvente hidrocarboneto para permi- tir a formação no decantador de uma fase orgânica que compreende óxido de propileno e um solvente hidrocarboneto, e uma fase aquosa, compreendendo a maior parte do peso porcentual de metanol e água que entra em pelo menos uma parte do fluxo de impurezas, em que o decantador é um decantador de topo para a coluna de destilação, e é configurado para receber pelo menos parte do fluxo de impurezas do condensador do topo; e (c) um sistema de lavagem por água configurado para re- ceber e purgar a fase aquosa do sistema de separação de óxido de propileno, em que a fase orgânica no decantador é enviada para a co- luna de destilação.
2. Sistema de separação de óxido de propileno de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de óxido de propileno bruto é o efluente de um reator de óxido de propileno em um sistema de processo de óxido de propileno e terc-butanol.
3. Sistema de separação de óxido de propileno de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o decantador está posicionado lateralmente à coluna de destilação e é configurado para receber pelo menos parte do fluxo de impurezas de um dreno lí- quido lateral da coluna de destilação.
4. Sistema de separação de óxido de propileno de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coluna de des- tilação é uma coluna de solventes leves, e em que o sistema de lava- gem com água compreende um misturador estático e um coalescedor.
5. Sistema de separação de óxido de propileno de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um removedor de solventes configurado para receber o fluxo inferior da coluna de destilação, em que o removedor de solventes é configurado para descarregar um fluxo de removedor de solventes do topo, que compreende a maior parte do óxido de propileno que entra no removedor de solventes no fluxo inferior da coluna de destilação.
6. Sistema de separação de óxido de propileno de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o removedor de solventes é configurado para descarregar um fluxo inferior do remove- dor de solvente que compreende pelo menos parte do solvente hidro- carboneto recebido no decantador.
7. Sistema de separação de óxido de propileno de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma coluna de extração configurada para submeter o fluxo do topo do removedor de solvente a uma extração de solventes hidrocar- bonetos para remover impurezas, em que a coluna de extração é con- figurada para purgar as impurezas removidas que compreendem for- maldeído para o sistema de lavagem com água.
8. Método para separar óxido de propileno de um fluxo de óxido de propileno bruto em um sistema separador, caracterizado pelo fato de que o método compreende: (a) introdução do fluxo de óxido de propileno bruto em uma coluna de destilação; (b) descarga de um fluxo de impurezas da coluna de desti- lação para um decantador, sendo que o fluxo de impurezas compre- ende metanol e água; (c) introdução do solvente hidrocarboneto no decantador; (d) formação no decantador de uma fase orgânica que compreende óxido de propileno e um solvente hidrocarboneto, e uma fase aquosa que compreende a maior parte do peso porcentual do me- tanol e da água introduzidos no decantador no fluxo de impurezas; (e) lavagem da fase aquosa com água e purga da fase aquosa do sistema de separação; e (f) envio da fase orgânica à coluna de destilação; em que o fluxo de impurezas compreende opcionalmente a descarga do fluxo de impurezas para o decantador através de um con- densador de topo da coluna de destilação, sendo que o método com- preende ainda purgar um fluxo de vapor do condensador de topo.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a descarga do fluxo de impurezas compreende a des- carga do fluxo de impurezas para o decantador por meio de um dreno líquido lateral na coluna de destilação.
10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) descarga do fluxo inferior da coluna de destilação, sen- do que o fluxo inferior compreende a maior parte do óxido de propileno que entra na coluna de destilação no fluxo de óxido de propileno bruto; (b) separação do formaldeído do fluxo inferior; e (c) envio do formaldeído para um sistema de lavagem por água que realiza lavagem da fase aquosa com água.
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