BR112016012516B1

BR112016012516B1 - métodos para separar impurezas de óxido de propileno impuro e para produzir óxido de propileno

Info

Publication number: BR112016012516B1
Application number: BR112016012516-9A
Authority: BR
Inventors: Anke Derking; Jozef Jacobus Kaandorp; Arian Van Mourik; Manfred Heinz Voetter; Ying Zhao
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2021-03-09
Also published as: EP3077381B1; CN105814029B; US9278945B2; KR102332304B1; KR20160093624A; RU2672591C1; CN105814029A; WO2015082605A1; EP3077381A1; US20150158835A1; ES2759230T3

Abstract

MÉTODOS PARA SEPARAR IMPUREZAS DE PO IMPURO E PARA PRODUZIR PO, E, SISTEMA DE DESTILAÇÃO PARA SEPARAR IMPUREZAS DE POIMPURO. Um método para separar impurezas de PO impuro, o método compreendendo destilar PO impuro em uma zona de destilação para fornecer PO destilado de pureza aumentada, em que calor é fornecido à zona de destilação por um refervedor de produtos de fundo e por um refervedor intermediário, o refervedor intermediário fornecendo calor a uma temperatura mais baixa que a do refervedor de produtos de fundo. Também é descrito um sistema de destilação adequado.

Description

Campo da Invenção

[001] Esta invenção refere-se à purificação de óxido de propileno (PO). Em particular, embora não exclusivamente, esta invenção refere-se aos sistemas e métodos eficientes em energia para tal purificação.

Antecedentes da Invenção

[002] PO é um bloco de construção essencial para uma variedade de produtos e compostos químicos. A produção global de PO ultrapassa sete milhões de toneladas por ano.

[003] A oxidação direta de propileno com ar ou oxigênio para formar PO tende a fornecer rendimentos baixos. PO é, portanto, mais comumente produzido com o auxílio de um mediador químico.

[004] Um processo conhecido compreende contatar um hidroperóxido orgânico e propileno com um catalisador heterogêneo de epoxidação e remover uma corrente de produto compreendendo PO e um álcool. Um hidroperóxido orgânico específico que pode ser usado neste processo de epoxidação é hidroperóxido de etilbenzeno (EBHP), em cujo caso o álcool obtido é 1-feniletanol. O 1-feniletanol pode ser convertido em estireno por desidratação. O EBHP pode ser produzido pela reação de etilbenzeno com oxigênio.

[005] Outro processo conhecido para produzir PO é a coprodução de PO e metil terc-butil éter (MTBE). Este processo envolve etapas de reação similares às do processo de produção de estireno/PO descritas acima. Na etapa de epoxidação o hidroperóxido de terc-butil é reagido com propileno formando PO e terc-butanol. O terc-butanol é subsequentemente eterificado em MTBE.

[006] Ainda outro processo conhecido compreende a fabricação de PO com o auxílio de cumeno. Neste processo, o cumeno é reagido com oxigênio ou ar para formar hidroperóxido de cumeno. O hidroperóxido de cumeno assim obtido é reagido com propileno na presença de um catalisador de epoxidação para produzir PO e álcool cumílico. O último pode ser convertido em cumeno com o auxílio de um catalisador heterogêneo e hidrogênio.

[007] Após avanços recentes, também é conhecida a produção de PO a partir de propileno com o auxílio de peróxido de hidrogênio como um mediador.

[008] Independentemente do processo de epoxidação específico utilizado, o produto PO, de modo geral, exige purificação para remover subprodutos e impurezas. De fato, para a maioria das aplicações, é importante reduzir as impurezas no PO para um teor muito baixo.

[009] Alguns subprodutos de processos de epoxidação podem ser facilmente separáveis por destilação. Entretanto, os processos de epoxidação tendem também a formar subprodutos e impurezas que são mais difíceis de separar. Considerando-se a epoxidação com um hidroperóxido orgânico como um exemplo, o hidroperóxido orgânico é predominantemente reduzido para o álcool correspondente, que tende a ser de fácil separação. Entretanto, são, também, produzidas quantidades pequenas de outros compostos contendo oxigênio como metanol, acetona, acetaldeído, propionaldeído e similares, e outrossim hidrocarbonetos, que são de difícil separação e com frequência permanecem como impurezas no produto PO mesmo após a destilação convencional. Acredita-se que as impurezas hidrocarbônicas associadas com o PO são derivados de propileno tendo de 4 a 7 átomos de carbono por molécula, especialmente derivados tendo 6 átomos de carbono por molécula. Os compostos C6 incluem principalmente metilpentenos e metilpentanos. Outros processos de epoxidação resultam, também, na formação de impurezas de estruturas iguais ou similares, similarmente de difícil separação.

[0010] A separação de típicas impurezas em PO tende a exigir múltiplas etapas de destilação. Além disso, a purificação final (ou finalização) para teores altos de pureza por destilação exige, tipicamente, uma coluna de tamanho muito substancial, particularmente se é baixa a volatilidade relativa das impurezas comparadas com o PO.

[0011] É conhecida a utilização de técnicas de destilação extrativa para auxiliar a separação das impurezas com uma volatilidade baixa. Por exemplo, US-A-3909366 descreve a purificação de óxido de propileno por destilação extrativa na presença de um hidrocarboneto aromático tendo de 6 a 12 átomos de carbono, como etilbenzeno. Uma variedade de outros solventes para destilação extrativa também tem sido sugerida, incluindo por exemplo parafinas cíclicas (consulte US-A-3464897), glicóis inferiores (consulte USA-3578568), água (consulte US-A-4140588), álcool t-butílico (consulte USA-5006206) e heptano. Entretanto, tais processos tipicamente ainda exigem uma coluna de tamanho substancial.

[0012] US-A-5772854 refere-se ao uso dos denominados refervedores “unidos”, isto é, refervedores conectados em série, na purificação de óxido de propileno. Especificamente, US-A-5772854 fornece um processo para a purificação de uma carga de alimentação de óxido de propileno contaminada com água, metanol e acetona em uma coluna de destilação extrativa na presença de um agente de destilação extrativa de oxialquileno glicol sob condições de destilação selecionadas para promover a formação e a manutenção de um tampão de acetona na coluna de destilação, em que uma fração de destilação de ebulição maior (mais pesada) contendo substancialmente todos os oxialquileno glicóis, água e acetona é continuamente removida da coluna de destilação e a dita fração de destilação de ebulição maior (mais pesada) é parcialmente vaporizada em um primeiro refervedor; o líquido restante sendo parcialmente vaporizado em um segundo refervedor e os vapores são reciclados para a coluna de destilação extrativa.

[0013] GB-A-1549743 refere-se a um método para controlar a entrada de calor em uma seção do refervedor de uma coluna de destilação a fim de intensificar a eficiência de separação para se obter o produto final desejado.

[0014] Em GB-A-1549743, a “seção de refervedor” é definida na página 1, linhas 62-64 como sendo aquela porção da coluna abaixo da bandeja mais inferior. Dessa forma, será reconhecido que a denominada “seção de refervedor” conforme descrita em GB-A-1549743 é um compartimento de fundo na coluna de destilação.

[0015] O processo de GB-A-1549743 compreende remover uma corrente de líquido de produtos de fundo da seção de refervedor parcialmente particionada da coluna de destilação, introduzir uma primeira porção de material de corrente de líquido de produtos de fundo em um primeiro refervedor, introduzir o material de corrente de resíduo de fundo de fase mista produzido no dito primeiro refervedor na área substancialmente isenta de líquido da seção de refervedor, introduzir uma segunda porção de material de corrente de líquido de produtos de fundo em um segundo refervedor, introduzir material de corrente de resíduo de fundo de fase mista produzido no dito segundo refervedor na mesma área substancialmente isenta de líquido da seção de refervedor como o material de corrente de resíduo de fundo de fase mista produzido no dito primeiro refervedor.

[0016] Dessa forma, no processo de GB-A-1549743, será reconhecido que o material de corrente de líquido de produtos de fundo é removido da seção abaixo da bandeja mais inferior na coluna de destilação e as correntes de fundo de fase mista do primeiro e segundo refervedores são, também, retornadas para a mesma localização na coluna de destilação, isto é, abaixo da bandeja mais inferior na coluna de destilação.

[0017] Isto é claramente mostrado na Figura em GB-A-1549743, em que o material de corrente de líquido de produtos de fundo é removido da denominada seção de refervedor via a porta de saída 25, e as correntes de fundo de fase mista do primeiro e segundo refervedores são retornadas via as portas de entrada 30 e 34 também na seção de refervedor. A bandeja mais inferior na Figura é 11.

[0018] A purificação de PO por destilação, e a produção de PO como um todo, são muito intensivas em energia, particularmente devido ao tamanho substancial das colunas que são necessárias. Um objetivo da invenção é fornecer métodos e sistemas para separar as impurezas do PO que também permitem que seja feita economia de energia.

Declarações da Invenção

[0019] Agora tem sido descoberto que a pressão de vapor de PO pode ser utilizada para permitir economia de energia durante a produção e purificação de PO.

[0020] A partir de um primeiro aspecto, a invenção baseia-se em um método de separar as impurezas do PO impuro, o método compreendendo destilar PO impuro em uma zona de destilação para fornecer PO destilado de pureza aumentada, em que o calor é fornecido à zona de destilação por um refervedor de produtos de fundo e por qualquer refervedor intermediário, o refervedor intermediário fornecendo calor em uma temperatura mais baixa que a do refervedor de produtos de fundo.

[0021] Visto que o refervedor intermediário fornece calor em uma temperatura mais baixa, pode ser utilizada uma ampla variedade de fontes de calor no refervedor intermediário. Em particular, o requisito de temperatura mais baixa permite o uso de fontes de calor de grau baixo que estão com frequência disponíveis no contexto da produção e da purificação de PO e poderiam, de outra maneira, ser desperdiçadas.

[0022] Em uma modalidade, o calor fornecido pelo refervedor intermediário é de uma fonte de calor, por exemplo vapor de baixa pressão (LP), tendo uma temperatura na faixa de 80°C a 180°C, em particular 120°C a 140°C. O vapor de LP pode, por exemplo, ter uma pressão na faixa de 1,0 bar abs (100 kPa) a 10 bar abs (1.000 kPa), como 1,2 bar abs (120 kPa) a 3 bar abs (300 kPa).

[0023] Em uma modalidade, o calor fornecido pelo refervedor intermediário é obtido direta ou indiretamente de uma corrente de processo resfriada como parte de um processo de produção de PO. Por exemplo, o vapor de LP pode ser o vapor flash liberado de um condensado quente. O condensado quente pode, por exemplo, ser um condensado formado durante um processo de epoxidação para produzir PO, ou durante a destilação de PO. Dessa forma, calor fornecido pelo refervedor intermediário pode ser de vapor flash gerado pelo resfriamento de uma corrente de processo como parte de um processo de produção de PO. Um exemplo de calor indireto de uma corrente de processo é o calor de um sistema de bomba de calor.

[0024] Vantajosamente, o vapor de LP pode ser liberado por uma ou mais medidas de economia de energia durante a epoxidação ou a destilação. É, de modo geral, mais fácil economizar o vapor de LP que o vapor de grau mais alto, como vapor de pressão média (MP) e de pressão alta (HP). O vapor de MP pode, por exemplo, ter uma pressão na faixa de 10 bar abs (1.000 kPa) a 20 bar abs (2.000 kPa). O vapor de HP pode, por exemplo, ter uma pressão na faixa de 20 bar abs (2.000 kPa) a 100 bar abs (10.000 kPa). O método da invenção vantajosamente permite medidas de economia de energia pelo fornecimento de um uso efetivo de tal vapor de LP liberado.

[0025] A zona de destilação pode estar configurada em qualquer maneira adequada para separar as impurezas do PO impuro, isto é, para purificar o PO. Para se evitar um acúmulo de impurezas na zona de destilação, uma ou mais correntes enriquecidas em impurezas são tipicamente removidas da zona de destilação. A(s) corrente(s) de impurezas removida(s) pode(m) compreender uma ou mais dentre: uma corrente de impurezas de resíduos de fundo, uma corrente de impurezas de retirada lateral, e uma corrente de impurezas de topo de coluna.

[0026] Em uma modalidade, o método compreende refluxar pelo menos parte de um vapor de topo de coluna saindo da zona de destilação. Dependendo do projeto da zona de destilação e da quantidade de impurezas a ser removida, a razão de refluxo pode estar, por exemplo, na faixa de 1 a 5. Como é conhecido na técnica, o refluxo pode ajudar a aumentar a pureza de produtos de destilação. Entretanto, no interesse de eficiência de energia, é desejável minimizar a quantidade de refluxo.

[0027] Tem sido reconhecido que, na destilação de PO em particular, temperaturas e pressões na zona de destilação podem ser consistentes com ambos níveis desejavelmente altos de purificação e refluxo desejavelmente baixo ao mesmo tempo que facilitam as economias de energia com o auxílio de um refervedor intermediário.

[0028] Em uma modalidade, para se alcançar um equilíbrio entre as temperaturas baixas de zona de destilação e outras considerações do processo, a pressão na zona de destilação pode ser mantida na faixa de 1 bar abs (100 kPa) a 10 bar abs (1.000 kPa), preferivelmente na faixa de 1,5 bar abs (150 kPa) a 5 bar abs (500 kPa), mais preferivelmente na faixa de 2 bar abs (200 kPa) a 3 bar abs (300 kPa).

[0029] As temperaturas na zona de destilação são afetadas pela operação e pelo posicionamento do refervedor de resíduos de fundo e do refervedor intermediário. Em uma modalidade, o refervedor de produtos de fundo fornece calor para uma região de produtos de fundo da zona de destilação e o refervedor intermediário fornece calor para uma região superior da zona de destilação. A região superior pode ser considerada como qualquer parte da zona de destilação acima do nível no qual o calor é fornecido pelo refervedor de produtos de fundo. Correspondentemente, a região de produtos de fundo pode ser considerada como o restante da zona de destilação, isto é a região na qual ou abaixo da qual o refervedor de produtos de fundo fornece calor.

[0030] Vantajosamente, o perfil de temperatura da zona de destilação pode facilitar as economias de energia. As oportunidades de economia de energia resultantes do fornecimento de calor tanto pelo refervedor de produtos de fundo quanto pelo refervedor intermediário são, de modo geral, aumentadas se a zona de destilação for configurada de modo que: (i) a região superior compreenda uma pluralidade de bandejas adaptadas para um perfil de temperatura relativamente invariável; e (ii) haja uma diferença de temperaturas acentuada entre a região de produtos de fundo e a dita pluralidade de bandejas na região superior.

[0031] Uma região superior com uma pluralidade de bandejas adaptadas para um perfil de temperatura relativamente invariável apresenta uma oportunidade para fornecer calor significativo a uma temperatura relativamente constante. Devido à pressão de vapor e à pureza de PO nesta região da zona, a temperatura relativamente constante pode ser tal que ela permite o uso de fontes de calor de grau mais baixo. Temperaturas e pressões podem, consequentemente, ser controladas para fornecer um bom equilíbrio entre a pureza de produto e as oportunidades de economia de energia.

[0032] Em uma modalidade a região superior da zona de destilação compreende uma pluralidade de bandejas consecutivas tendo temperaturas de bandeja que diferem perto de no máximo 40°C, preferivelmente no máximo 30°C, mais preferivelmente no máximo 20°C. Adequadamente, a dita pluralidade de bandejas pode compreender pelo menos 10 bandejas teóricas, preferivelmente pelo menos 20 bandejas teóricas, mais preferivelmente pelo menos 30 bandejas teóricas. Em uma modalidade, a temperatura da dita pluralidade de bandejas está na faixa de 50°C a 120°C, preferivelmente na faixa de 55°C a 100°C, mais preferivelmente na faixa de 60°C a 90°C. Vantajosamente, a dita pluralidade de bandejas pode estar localizada acima de uma entrada de calor do refervedor intermediário.

[0033] Uma diferença de temperatura acentuada entre a região de produtos de fundo e as bandejas adaptadas para um perfil de temperatura invariável na região superior pode ajudar a minimizar as compensações de eficiência inerentes ao fornecimento de calor tanto de um refervedor intermediário quanto de um refervedor de produtos de fundo. Em particular, uma diferença de temperatura acentuada permite que o refervedor intermediário seja posicionado mais próximo do refervedor de produtos de fundo, minimizando assim a zona de destilação entre o refervedor de produtos de fundo e o refervedor intermediário, onde tem uma influência um compartilhamento reduzido de potência de refervedor do refervedor de produtos de fundo.

[0034] Em uma modalidade, pelo menos uma bandeja de referência da região superior tem uma temperatura que é pelo menos 30°C, preferivelmente pelo menos 50°C, mais preferivelmente pelo menos 70°C menor que a máxima temperatura de bandeja da região de produtos de fundo. Preferivelmente a bandeja de referência pode ser a bandeja mais inferior de uma pluralidade de bandejas consecutivas da região superior tendo temperaturas de bandeja que diferem cerca de no máximo 40°C, preferivelmente no máximo 30°C, mais preferivelmente 20°C, por exemplo conforme definidas anteriormente. Preferivelmente, pode haver no máximo 30 bandejas teóricas entre a bandeja de referência e a região de produtos de fundo, mais preferivelmente no máximo 15 bandejas teóricas ou no máximo 10 bandejas teóricas. Em uma modalidade, o número de bandejas teóricas entre a bandeja de referência e a região de produtos de fundo é no máximo 40%, preferivelmente no máximo 20% ou ainda no máximo 10% do número total de bandejas teóricas na zona de destilação.

[0035] O refervedor intermediário pode fornecer calor a qualquer parte da região superior da zona de destilação. O posicionamento baixo na região superior e/ou abaixo de uma pluralidade de bandejas com um perfil de temperatura relativamente invariável é preferido. Vantajosamente, o refervedor intermediário pode fornecer calor abaixo de uma entrada de PO impuro da zona de destilação.

[0036] Em uma modalidade, o método compreende remover a mistura de destilação da região superior da zona de destilação para dentro do refervedor intermediário, aquecer a mistura por troca de calor com uma fonte de calor ou um meio de calor, e retornar a mistura para a zona de destilação, tipicamente como vapor ou uma combinação de valor e líquido. A posição específica do refervedor intermediário, isto é seu ponto de remoção (ou ponto de retirada) e seu ponto de retorno, pode ser escolhida, por exemplo, com base na disponibilidade de fontes de calor e do perfil de temperatura específico desejado na zona de destilação.

[0037] Vantajosamente, o refervedor intermediário pode introduzir calor para dentro da zona de destilação em uma ou mais bandejas da região superior tendo uma temperatura de bandeja que é pelo menos 30°C, preferivelmente pelo menos 50°C, mais preferivelmente pelo menos 70°C mais baixa que a temperatura máxima da região de produtos de fundo, isto é, por exemplo uma bandeja de referência como definida anteriormente. Em uma modalidade, o refervedor intermediário vantajosamente fornece calor à ou abaixo de uma bandeja mais inferior de uma pluralidade de bandejas da região superior tendo temperaturas de bandeja que diferem cerca de no máximo 40°C, preferivelmente no máximo 30°C, mais preferivelmente no máximo 20°C, por exemplo conforme definido anteriormente.

[0038] Em uma modalidade, o método compreende remover a mistura de destilação para dentro do refervedor intermediário a partir de uma bandeja da zona de destilação tendo uma temperatura na faixa de 50°C a 120°C, preferivelmente na faixa de 55°C a 100°C, mais preferivelmente na faixa de 60°C a 90°C, aquecer a mistura e retornar a mistura para a zona de destilação.

[0039] Em uma modalidade, o método compreende remover a mistura de destilação para dentro do refervedor intermediário a partir da zona de destilação, aquecer a mistura e retornar a mistura aquecida para uma bandeja da zona de destilação tendo uma temperatura na faixa de 50°C a 120°C, preferivelmente na faixa de 55°C a 100°C, mais preferivelmente na faixa de 60°C a 90°C.

[0040] Em uma modalidade, a mistura de destilação é removida e retornada acima da mesma bandeja da zona de destilação.

[0041] O refervedor intermediário assume um compartilhamento de potência de refervedor total para a zona de destilação e é, portanto, capaz de reduzir a potência do refervedor de produtos de fundo. Em uma modalidade calor é fornecido à zona de destilação por uma pluralidade de refervedores intermediários, por exemplo por pelo menos dois, ou pelo menos três refervedores intermediários. Em uma modalidade, o(s) refervedor(es) intermediário(s) pode(m) assumir pelo menos 10%, preferivelmente pelo menos 25%, mais preferivelmente pelo menos 50% da potência de refervedor total. Em uma modalidade, o(s) refervedor(es) intermediário(s) assume(m) no máximo 80%, preferivelmente no máximo 70% da potência de refervedor.

[0042] Em uma modalidade, o ou cada refervedor intermediário tem uma potência de pelo menos 2 megawatts (MW), preferivelmente pelo menos 4 MW, mais preferivelmente pelo menos 7 MW. Em uma modalidade, o ou cada refervedor intermediário tem potência de no máximo 12 MW, como no máximo 10 MW.

[0043] O refervedor de produtos de fundo retém o compartilhamento restante de potência de refervedor total. Em uma modalidade, calor é fornecido à zona de destilação por uma pluralidade de refervedores de produtos de fundo, por exemplo pelo menos dois, ou pelo menos três refervedores de produtos de fundo. Em uma modalidade, o ou cada refervedor de produtos de fundo tem uma potência na faixa de 4 MW a 15 MW, como na faixa de 5 MW a 10 MW.

[0044] Em uma modalidade, o PO é destilado por destilação extrativa. Consequentemente, a destilação do PO impuro pode compreender extrativamente destilar o PO impuro PO com um solvente de destilação extrativa. Em uma modalidade, o método compreende alimentar PO impuro para dentro da zona de destilação, introduzir uma alimentação separada de solvente de destilação extrativa para dentro da zona em um nível acima da alimentação de PO impuro, remover o PO purificado como um destilado da zona, e remover o solvente de destilação extrativa enriquecido em impurezas como frações de resíduos de fundo da zona.

[0045] Vantajosamente, a destilação extrativa pode aumentar as oportunidades de economia de energia pela facilitação de uma diferença de temperatura acentuada entre a região de produtos de fundo da zona de destilação e as bandejas da região superior adaptadas a um perfil de temperatura relativamente invariável. Quando se usa um solvente de destilação extrativa pode ser exigida uma temperatura de fundo relativamente alta para ebulir mais o solvente, aumentar as oportunidades de economia de energia de acordo com a invenção.

[0046] Em uma modalidade, o solvente de destilação extrativa tem um ponto de ebulição de pelo menos 70°C, por exemplo pelo menos 100°C. Em uma modalidade, o solvente de destilação extrativa é selecionado dentre hidrocarbonetos aromáticos, parafinas cíclicas, glicóis, água e álcool t- butílico. Preferivelmente, o solvente de destilação extrativa é um hidrocarboneto aromático tendo 6 a 12 átomos de carbono. Ainda mais preferivelmente, o solvente de destilação extrativa é um alquilbenzeno, em particular etilbenzeno.

[0047] A taxa de alimentação relativa do solvente de destilação extrativa com respeito ao PO impuro pode ser determinada por aqueles versados na técnica com base na natureza específica das alimentações e na configuração da zona de destilação. Em uma modalidade, a razão de alimentação entre solvente e PO pode estar na faixa de 0,1 a 3, preferivelmente na faixa de 0,2 a 1.

[0048] O PO impuro pode ser obtido por qualquer processo adequado. Em uma modalidade, o PO impuro é obtido por epoxidação de propileno na presença de um mediador químico como um peróxido, por exemplo como descrito anteriormente. Preferivelmente, o PO é obtido pelo contato de um peróxido, especialmente um hidroperóxido orgânico, e propileno com um catalisador heterogêneo de epoxidação. Uma corrente de produto compreendendo PO e um álcool pode ser removida e opcionalmente submetida a pelo menos uma destilação preliminar para recuperar o PO impuro como um destilado. Mais preferivelmente, o hidroperóxido orgânico é hidroperóxido de etilbenzeno. Os catalisadores heterogêneos de epoxidação adequados são conhecidos na técnica. Preferivelmente, o catalisador de epoxidação pode compreender titânio em combinação química com uma sílica sólida e/ou um silicato inorgânico. Em exemplo de um tal catalisador e seu uso em epoxidação são descritos em EP0345856B1.

[0049] A alimentação de PO impuro para dentro da zona de destilação compreende uma quantidade substancial de PO. Em uma modalidade, o PO impuro compreende na faixa de 90% a 99,9% em peso de PO, preferivelmente pelo menos 95% em peso de PO.

[0050] Em uma modalidade, o PO impuro pode compreender na faixa de 0,1% a 10% em peso de uma ou mais impurezas, preferivelmente no máximo 5% em peso de uma ou mais impurezas. As impurezas podem, por exemplo, compreender ou consistir em água, um ou mais álcoois, aldeídos, cetonas, ou suas combinações. Em uma modalidade, as impurezas compreendem ou consistem em um ou mais dentre propionaldeído, acetaldeído, acetona, metanol e derivados de propileno de 4 a 7 átomos de carbono por molécula, especialmente derivados tendo 5 ou 6 átomos de carbono por molécula. Entretanto, outras impurezas podem também estar presentes.

[0051] Em uma modalidade, o PO impuro compreende propionaldeído em uma quantidade de pelo menos 250 ppm em peso, por exemplo pelo menos 800 ppm ou pelo menos 1.000 ppm. Em uma modalidade, o PO impuro compreende propionaldeído em uma quantidade de até 5.000 ppm por exemplo em uma quantidade de até 3.000 ppm.

[0052] Em uma modalidade, o PO impuro compreende derivados de propileno tendo de 4 a 7 átomos de carbono por molécula, especialmente derivados tendo 5 ou 6 átomos de carbono por molécula, em uma quantidade de pelo menos 50 ppm em peso, por exemplo pelo menos 75 ppm. Em uma modalidade, o PO impuro compreende tais derivados em uma quantidade de até 1.000 ppm, por exemplo até 200 ppm.

[0053] Em uma modalidade, o PO impuro compreende acetaldeído em uma quantidade de pelo menos 0,1 ppm em peso, por exemplo pelo menos 3 ppm. Em uma modalidade, o PO impuro compreende acetaldeído em uma quantidade de até 40 ppm, por exemplo até 20 ppm.

[0054] O PO destilado de pureza aumentada tem uma concentração mais baixas de impurezas que o PO impuro e é tipicamente obtido como uma retirada lateral da zona de destilação. Em uma modalidade, a quantidade de uma ou mais impurezas no PO destilado é reduzida em pelo menos 20% em peso, preferivelmente em pelo menos 50% em peso, mais preferivelmente em pelo menos 90% em peso.

[0055] Em uma modalidade, o PO destilado compreende pelo menos 99,5 % em peso PO, preferivelmente pelo menos 99,995 % em peso PO. Em uma modalidade, o PO destilado compreende menos que 0,5% em peso de impurezas, preferivelmente menos que 0,005% em peso de impurezas.

[0056] Em uma modalidade, o PO destilado compreende propionaldeído em uma quantidade de menor que 200 ppm em peso, por exemplo menor que 100 ppm ou menor que 50 ppm.

[0057] Em uma modalidade, o PO destilado compreende derivados de propileno tendo de 4 a 7 átomos de carbono por molécula, especialmente derivados tendo 5 ou 6 átomos de carbono por molécula, em uma quantidade de menor que 100 ppm em peso, por exemplo menos que 75 ppm ou menor que 50 ppm.

[0058] Em uma modalidade, o PO destilado compreende acetaldeído em uma quantidade de menor que 20 ppm em peso.

[0059] O método é preferivelmente realizado em modo contínuo, isto é, por manutenção da zona de destilação em estado substancialmente de equilíbrio durante um período prolongado, por exemplo de pelo menos 12 horas. Detalhes adicionais do método, como, por exemplo, taxas de alimentação, podem ser facilmente determinados por aqueles versados na técnica.

[0060] A zona de destilação pode em princípio ser implantada com, ou definida por qualquer aparelho ou equipamento.

[0061] A partir de um segundo aspecto, a invenção baseia-se em um sistema de destilação para separar as impurezas do PO impuro, o sistema compreendendo: uma estrutura definindo a zona de destilação tendo uma entrada para PO impuro, uma saída de destilado para PO purificado, e uma ou mais saídas para correntes enriquecidas em impurezas; um refervedor de produtos de fundo para fornecer calor à zona de destilação a uma primeira temperatura; e um refervedor intermediário para fornecer calor à zona de destilação a uma segunda temperatura mais baixa que a primeira temperatura.

[0062] Vantajosamente, o sistema de destilação pode estar disposto para uso em ou de acordo com qualquer um dos métodos descritos anteriormente.

[0063] A estrutura definindo a zona de destilação pode ser implementada ou disposta usando componentes conhecidos na técnica de destilação de PO, por exemplo paredes, entradas, saídas, condutos, bandejas e/ou material de recheio. A estrutura pode compreender uma coluna ou uma pluralidade de colunas.

[0064] Em uma modalidade, a zona de destilação compreende pelo menos 30 bandejas teóricas, preferivelmente pelo menos 40 bandejas teóricas. Adequadamente o número total de bandejas teóricas pode ser até 100 bandejas, por exemplo até 80 bandejas.

[0065] Em uma modalidade, a zona de destilação compreende no máximo 30 bandejas teóricas entre uma entrada de refervedor de produtos de fundo e uma entrada de refervedor intermediário, mais preferivelmente no máximo 15 bandejas teóricas ou no máximo 10 bandejas teóricas. Em uma modalidade, o número de tais bandejas é menor que 40% do número total de bandejas, preferivelmente menor que 20% ou mesmo 10% do número total de bandejas.

[0066] Em uma modalidade, a zona de destilação compreende pelo menos 10 bandejas teóricas acima da entrada do refervedor intermediário, preferivelmente pelo menos 20 bandejas teóricas.

[0067] Em uma modalidade, as bandejas teóricas são implementadas pelas bandejas de coluna e/ou pelo recheio estruturado ou aleatório.

[0068] Em uma modalidade, o refervedor de produtos de fundo está disposto para introduzir calor a uma região de produtos de fundo da zona de destilação, e o refervedor intermediário está disposto para fornecer calor a uma região superior da zona de destilação. A região de produtos de fundo e a região superior podem ser definidas como anteriormente. Portanto, em outras palavras, o refervedor intermediário está posicionado acima do refervedor de produtos de fundo em uma tal disposição.

[0069] O refervedor intermediário pode ser qualquer trocador de calor ou aquecedor capaz de transferir calor de uma fonte de calor para a região superior da zona de destilação. O refervedor intermediário pode compreender ou definir uma primeira trajetória de fluxo para remover mistura líquida da região superior da zona de destilação para dentro do refervedor, meio de aquecimento para trocar calor ou aquecer a mistura líquida com a fonte de calor, e uma segunda trajetória de fluxo para retornar a mistura aquecida para a zona de destilação. O refervedor intermediário pode compreender uma bomba para auxiliar na circulação, ou pode basear-se em circulação natural. Vantajosamente, o refervedor intermediário pode ser do tipo de termossifão. Entretanto, outros tipos de refervedor são conhecidos pelo versado na técnica.

[0070] O refervedor de produtos de fundo pode ser qualquer trocador de calor ou aquecedor capaz de transferir calor de uma fonte de calor para a região de produtos de fundo da zona de destilação. O refervedor de produtos de fundo pode compreender ou definir uma primeira trajetória de fluxo para remover a mistura líquida da região de produtos de fundo da zona de destilação para dentro do refervedor, meio de aquecimento para trocar calor ou aquecer a mistura líquida com a fonte de calor, e uma segunda trajetória de fluxo para retornar a mistura aquecida para a zona de destilação. O refervedor de produtos de fundo pode compreender uma bomba para auxiliar na circulação, ou pode basear-se em circulação natural. Vantajosamente, o refervedor de produtos de fundo pode ser do tipo de termossifão ou de caldeira. Entretanto, outros tipos de refervedor são conhecidos pelo versado na técnica.

[0071] A zona de destilação pode ser definida exclusivamente pela estrutura, ou pela estrutura em combinação com um ou mais dos refervedores.

[0072] As uma ou mais saídas para correntes enriquecidas em impurezas podem incluir, por exemplo, um ou mais dentre uma saída de impureza de produtos de fundo, uma saída de impurezas de retirada lateral, e uma saída de impurezas de topo de coluna.

[0073] Em uma modalidade, o sistema pode adicionalmente compreender um componente de refluxo para recircular produto de topo de coluna para a zona de destilação.

[0074] Para abastecer a destilação extrativa, a zona de destilação pode compreender uma entrada para solvente de destilação extrativa localizada acima da entrada para PO impuro, e uma saída de produtos de fundo para solvente de destilação extrativa enriquecido em impurezas.

[0075] Em uma modalidade, o refervedor de produtos de fundo do sistema adquire a forma de um extrator de produtos de fundo que recolhe um fluxo de produtos de fundo como alimentação de uma coluna de destilação principal do sistema e retorna o vapor de topo de coluna do extrator para a coluna de destilação principal. Nesta modalidade, o refervedor intermediário pode ser um refervedor de produtos de fundo da coluna de destilação principal.

[0076] A partir de um terceiro aspecto, a invenção baseia-se em um método de produzir PO, o método compreendendo contatar um peróxido e propileno com um catalisador de epoxidação para obter PO, por exemplo como descrito anteriormente em qualquer lugar, e separar as impurezas do PO por um método de acordo com o primeiro aspecto da invenção e/ou com um sistema de destilação de acordo com o segundo aspecto da invenção.

[0077] Em toda a descrição e nas reivindicações deste relatório descritivo, as palavras “compreender” e “conter” e variações das palavras, por exemplo “compreendendo” e “compreende”, significam “incluindo, mas não limitado”, e não excluem outras porções, outros aditivos, outros componentes, outros números inteiros ou outras etapas. Além disso, o singular inclui o plural a não ser que o contexto exija o contrário: em particular, se o artigo indefinido for usado, é para ser entendido que o relatório descritivo considera pluralidade e também singularidade, a não ser que o contexto exija o contrário.

[0078] Os recursos preferidos de cada aspecto da invenção podem ser conforme descritos em relação a quaisquer outros aspectos. Outros recursos da invenção se tornarão evidentes a partir da seguinte descrição específica de uma modalidade. Falando de modo geral, a invenção aplica-se a qualquer uma nova, ou qualquer combinação nova, dos recursos descritos neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações e desenhos em anexo). Dessa forma recursos, números inteiros, características, ou compostos descritos em relação a um aspecto específico, uma modalidade específica ou um exemplo específico da invenção são para serem entendidos como aplicáveis a qualquer outro aspecto, outra modalidade ou outro exemplo aqui descrito (descrita) a não ser que seja incompatível com o mesmo (a mesma). Além disso, salvo indicação em contrário, qualquer atributo aqui descrito pode ser substituído por um atributo alternativo que serve para o propósito igual ou um propósito similar.

[0079] Onde são citados limites superior e inferior de uma propriedade, pode também, então, estar implícita uma faixa de valores definida por uma combinação de qualquer um dentre os limites superiores com qualquer um dentre os limites inferiores.

Descrição Específica

[0080] A fim de que a invenção seja mais facilmente entendida, será feita agora referência, à guisa de exemplo, à Figura 1, em anexo, mostrando uma vista esquemática de uma coluna de destilação de acordo com uma modalidade da invenção.

[0081] Com referência à Figura 1, um sistema de destilação 2 para separar impurezas de PO impuro compreende uma estrutura de coluna 4 de paredes e elementos internos definindo a zona de destilação 6, um refervedor de produtos de fundo 8, um refervedor intermediário 10, e um sistema de refluxo 12.

[0082] A estrutura 4 do sistema 2 define uma entrada de PO impuro 14 e uma entrada de solvente de destilação extrativa 16 para dentro da zona de destilação 6, e uma saída de PO purificado 18 da zona de destilação 6. Também são definidas entradas 20, 22 e saídas 24, 26 para o refervedor de produtos de fundo 8 e o refervedor intermediário 10, bem como uma saída de topo de coluna 28 e uma entrada de refluxo 30. A partir do fundo até o topo da coluna 2, a saída 24 para o refervedor de produtos de fundo 8 é a mais inferior, seguida pela entrada 20 proveniente do refervedor de produtos de fundo 8, pelas saída e entrada 26, 22 para e proveniente do refervedor intermediário 10 que estão no mesmo nível, a entrada de PO 14, a entrada de solvente extrativo 16, a saída de PO purificado 18, a entrada de refluxo 30, e a saída de topo de coluna 28.

[0083] As bandejas de coluna 32 são fornecidas entre as entradas e saídas para auxiliarem a destilação na zona de destilação 6. Em particular, a estrutura da coluna 2 compreende sete bandejas teóricas entre a entrada 20 proveniente do refervedor de produtos de fundo e as saída e entrada 26, 22 do refervedor intermediário, nove bandejas teóricas entre as saída e entrada 26, 22 do refervedor intermediário e a entrada de PO impuro 14, quarenta e cinco bandejas teóricas entre a entrada de PO impuro 14 e a entrada de solvente de destilação extrativa 16, seis bandejas teóricas entre a entrada de solvente de destilação extrativa e a saída de PO purificado 18 e seis bandejas teóricas entre a entrada de PO purificado e a saída de topo de coluna 28 e a entrada de refluxo 30. As bandejas teóricas são implementadas na prática usando bandejas de coluna convencionais, mas também podem ser executadas como recheio estruturado ou aleatório em outras modalidades.

[0084] O refervedor de produtos de fundo 8 é um refervedor do tipo termossifão acionado por uma entrada de vapor de temperatura relativamente alta 34, por exemplo vapor de HP ou MP, com condensado 36 sendo removido. Para fornecer uma saída de impurezas para a zona de destilação 6, o refervedor de produtos de fundo 8 compreende um dreno 40 para drenar componentes líquidos, em particular solvente de destilação extrativa enriquecido em impurezas.

[0085] O refervedor intermediário 10 é um refervedor do tipo termossifão acionado por uma entrada de vapor de temperatura mais baixa 38, por exemplo vapor de LP, com condensado 36 sendo removido.

[0086] Em operação, o PO impuro e o etilbenzeno como solventes de destilação extrativa são fornecidos à zona de destilação via suas entradas. O PO impuro compreende aproximadamente 99,6% em peso de PO, cerca de 3.500 ppm em peso de propionaldeído, cerca de 250 ppm em peso de derivados de propileno tendo de 4 a 7 átomos de carbono por molécula, e um restante de outras impurezas.

[0087] O refervedor de produtos de fundo 8 fornece calor para dentro de uma região de produtos de fundo 42 da zona de destilação 6. O refervedor intermediário 10 fornece calor para dentro de uma região superior, restante 44, da zona de destilação 6. O refervedor intermediário representa cerca de 70% da potência de refervedor total. O restante da potência de refervedor é assumido pelo refervedor de produtos de fundo 8.

[0088] O calor fornecido resulta em destilação dentro da zona de destilação. O PO destilado 18 de pureza melhorada, com a concentração de impurezas reduzida em mais que 95%, é removido da zona de destilação, do mesmo modo um dreno de produtos de fundo 40 de etilbenzeno enriquecido em impurezas. O sistema de refluxo 12 do refervedor, que inclui uma saída de impurezas líquidas 48 e respiradouro 50, é consequentemente controlado.

[0089] A coluna 2 é operada de tal maneira que todas as bandejas consecutivas entre a entrada 22 proveniente do refervedor intermediário e a entrada de PO purificado 18 se adaptem a um perfil de temperatura invariável, isto é, tenham temperaturas de bandeja residindo dentro de 20°C. Em particular, a temperatura destas bandejas é mantida na faixa de 50°C a 70°C para a pressão de operação específica considerada. O refervedor intermediário 10 é, dessa forma, capaz de operar um vapor de LP 38 tendo uma temperatura de cerca de 130°C e uma pressão de cerca de 2,5 bar abs (250 kPa). Tal vapor de grau baixo 38 pode resultar de uma ou mais medidas de economia de energia em outro lugar.

[0090] Em contrapartida, a temperatura máxima da região de produtos de fundo 42 é cerca de 170°C. Para fornecer esta temperatura, o refervedor de produtos de fundo é operado com vapor de MP 34 tendo uma temperatura de cerca de 220°C e uma pressão de cerca de 18 bar abs (1.800 kPa).

[0091] A capacidade para usar vapor de LP 34 no refervedor intermediário 10 abaixa a demanda total de vapor de HP para o refervedor de produtos de fundo 8. Além disso, com o número de bandejas teóricas entre a entrada do refervedor de produtos de fundo 8 e a entrada do refervedor intermediário 10 sendo baixo, é minimizado o efeito prejudicial do refervedor intermediário 10 fornecendo algum calor mais para cima da coluna 2.

[0092] Será reconhecido por aqueles versados na técnica que um grande número de modificações poderia ser realizado na coluna 2 sem se desviarem da invenção. Por exemplo as alimentações, bandejas e o projeto da coluna como um todo poderiam ser variados ainda, ao mesmo tempo, acomodando o refervedor de produtos de fundo e o refervedor intermediário. Em uma modalidade, a coluna é modificada para ser uma coluna de destilação convencional operando sem solvente de destilação extrativa para acomodar uma alimentação de PO impuro que exige uma tal configuração.

[0093] Em uma outra modalidade, uma coluna existente, tendo apenas um refervedor de produtos de fundo, é estendida com extrator de produtos de fundo adicional com refervedor de fundo, que realiza a função do refervedor de produtos de fundo original ao recolher o fluxo de produtos de fundo original como alimentação e retornar seu vapor de topo de coluna na coluna original. A zona de destilação da coluna é dessa forma estendida para baixo. O refervedor de produtos de fundo original é convertido para uso de calor de nível baixo e atua como um refervedor intermediário na configuração nova.

Claims

1. Método para separar impurezas de óxido de propileno (PO) impuro, caracterizadopor compreender propionaldeído em uma quantidade de pelo menos 250 ppm em peso e até 5.000 ppm e derivados de propileno tendo de 4 a 7 átomos de carbono por molécula em uma quantidade de pelo menos 50 ppm em peso e até 1.000 ppm, em que o PO impuro é destilado por destilação extrativa com um solvente de destilação extrativa, o qual é um hidrocarboneto aromático tendo 6 a 12 átomos de carbono, tal método compreendendo destilar o PO impuro em uma zona de destilação para fornecer PO destilado de pureza aumentada, em que calor é fornecido à zona de destilação por um refervedor de produtos de fundo e por um refervedor intermediário, o referido refervedor intermediário fornecendo calor a uma temperatura mais baixa do que aquela do refervedor de produtos de fundo.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o calor fornecido pelo refervedor intermediário é de uma fonte de calor tendo uma temperatura na faixa de 80°C a 180°C.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o calor fornecido pelo refervedor intermediário é obtido direta ou indiretamente a partir de uma corrente de processo resfriada como parte de um processo de produzir PO.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que o calor fornecido pelo refervedor intermediário é de vapor flash gerado mediante resfriamento de uma corrente de processo como parte de um processo de produzir PO.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que tal refervedor de produtos de fundo introduz calor a uma região de produtos de fundo da zona de destilação e tal refervedor intermediário introduz calor a uma região superior da zona de destilação.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que a região superior da zona de destilação compreende uma pluralidade de pelo menos 10 bandejas teóricas consecutivas tendo temperaturas de bandeja que diferem cerca de no máximo 40°C.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a temperatura daquela pluralidade de bandejas estar na faixa de 50°C a 120°C.

8. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o refervedor intermediário introduzir calor numa bandeja de referência da região superior tendo uma temperatura que é pelo menos 50°C mais baixa do que a temperatura máxima da região de produtos de fundo, aquela bandeja de referência sendo a bandeja mais inferior de uma pluralidade de pelo menos 10 bandejas teóricas consecutivas na região superior, tal pluralidade de bandejas tendo temperaturas de bandeja que diferem cerca de no máximo 40°C.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de o refervedor intermediário, ou uma combinação de refervedores intermediários, assumir pelo menos 25% de potência de refervedor total.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o PO destilado compreender pelo menos 99,5% em peso de PO.

11. Método para produzir óxido de propileno (PO), método este caracterizado por compreender: contatar um peróxido e um propileno com um catalisador de epoxidação para obtenção do PO; e separar impurezas do PO por um método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.