BR112016015413B1

BR112016015413B1 - Processo para fabricar etanolaminas

Info

Publication number: BR112016015413B1
Application number: BR112016015413-4A
Authority: BR
Inventors: Katelyn Marvin; Barry Jay Billg
Original assignee: Scientific Design Company, Inc
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2021-09-08
Also published as: EP3089960A4; CN106061939A; WO2015102985A1; KR20160104691A; EP3089960B1; US9120720B2; BR112016015413A2; US20150183720A1; KR102354043B1; EP3089960A1

Abstract

processo para fabricar etanolaminas um processo para a preparação de etanolaminas compreendendo reagir uma solução de amônia em água compreendendo amônia e água com óxido de etileno.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO

[001]A presente invenção reivindica o benefício de Pedido de Patente Provisório U.S. No 61/921.820, depositado em 30 de dezembro 2013, o todo o conteúdo e divulgação do qual estão aqui incorporados como referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002]A presente invenção refere-se a um método para a produção de etano- laminas reagindo amônia e óxido de etileno.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003]As etanolaminas foram, primeiramente, sintetizadas em um ambiente de laboratório em 1860 quando o químico Charles-Adolphe Wurtz pioneiro da Alsá- cia aqueceu cloro-hidrina de etileno com amônia aquosa em um tubo fechado. Embora não tenham sido comercialmente interessantes durante o século XIX, as etano- laminas foram, no entanto, suficientemente de uma curiosidade técnica que atraiu o interesse técnico considerável. Por exemplo, o importante químico alemão Ludwig Knorr, significantemente, melhorou o trabalho de Wurtz quando em 1897, ele separou, com êxito, as etanolaminas em suas partes de componente de mono-, di- e trie- tanolamina, assim como, fez outras contribuições para a sua síntese.

[004]Apesar das melhorias de processo e interesse laboratorial continuado, as etanolaminas apenas atraíram o desenvolvimento comercial substancial depois de 1945. Neste momento, o aumento significante na produção industrial de óxido de etileno também foi levado a interesse considerável em derivados de óxido de etileno. Contrariando as expectativas, este movimento comercial de óxido de etileno para etanolaminas que recapitulou a história da síntese dos produtos químicos como síntese de Wurtz de etanolaminas em 1860 foi, em grande parte, o resultado da tentativa de descobrir o que poderia ser feito com um novo produto químico que tinha sido descoberto no ano anterior - óxido de etileno.

[005]No anos pós-guerra, as melhorias de processo significantes foram sub-sequentemente feitas como um resultado do crescente interesse em etanolaminas, que provaram ser intermediários extremamente versáteis em uma ampla variedade de produtos químicos, tais como emulsificantes, tensoativos, e agroquímicos, assim como, muitos outros. Exemplos de tal melhoria podem ser observados em, por exemplo, Patente U.S. No 2.196.554 de Guinot que divulga um processo aquoso com uma integração de calor melhorada e esquema de eficiência para a concentração de etanolaminas no processo de backend. Um outro exemplo é Patente GB No 760.215 de Lowe et al., que divulga que controlando as razões molares as quais a amônia e óxido de etileno são misturados, em seguida, um teor mais alto de di- ou tri-etanolamina pode ser obtido. Alternativamente, a Patente GB No 1 529 193 de Gleich divulga que um teor de di- ou tri-etanolamina mais alto pode ser obtido reciclando di- ou tri-etanolamina ao reator.

[006]Uma vez que a conversão de reagentes para produtos é quase completa em um processo de etanolaminas e o fato de que o processo ser desenvolvido em uma tecnologia madura por melhorias de processo, tais como aquelas mencionadas acima, as melhorias adicionais ou vantagens técnicas competitivas em tecnologia de etanolaminas revelaram-se difíceis.

[007]Consequentemente, há uma necessidade contínua na técnica para um processo de fabricação de etanolamina com a economia e eficiência de processo melhoradas de operar em razões altas de amônia para água e que também produz um produto de qualidade dentro das especificações.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008]A presente invenção refere-se a um processo para a preparação de etanolaminas compreendendo as etapas de: (a) misturar uma solução de amônia em água compreendendo de cerca de 20 % a cerca de 60 % de amônia e cerca de 40 % a cerca de 80 % de água com óxido de etileno para formar uma composição de en- trada do reator; (b) carregar a composição de entrada do reator a um ou mais reatores de amina; (c) reagir a amônia com o óxido de etileno em um ou mais reatores de amina para formar uma mistura de reação efluente compreendendo amônia não reagida, água e etanolaminas; (d) separar, em uma coluna de separação, a mistura de reação efluente em um vapor da mistura de água rica em amônia do topo e um líquido de fundo da solução do produto; (e) misturar a mistura de água rica em amônia com amônia líquida em um absorvedor de amônia para preparar a solução de amô- nia em água; e (f) separar, em um primeiro evaporador, a solução do produto em um líquido de fundo da solução do produto concentrado e um vapor do topo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS

[009]O sumário acima exposto, assim como, a seguinte descrição detalhada das formas de realização preferidas da invenção, será melhor entendido quando lido em conjunção com os desenhos anexos. Para o propósito de ilustrar a invenção, é mostrado nos desenhos, formas de realização que são presentemente preferidas. Deve ser entendido, entretanto, que a invenção não está limitada às modalidades precisas e instrumentos mostrados nos desenhos:

[010]A Figura 1 é uma folha de fluxo esquemática para um processo para preparar etanolaminas de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[011]Todas as partes, porcentagens e razões usadas aqui são expressadas em volume a menos que de outro modo especificado. Todos os documentos citados aqui estão incorporados como referência.

[012]Através da “água”, significa qualquer tipo de água adequado para o uso em processamento químico e petroquímico, incluindo água deionizada, desmineralizada, industrial, potável e destilada.

[013]O processo da presente invenção será agora descrito em detalhes com referência específica à Figura 1. Uma composição de entrada do reator é preparada combinando uma fonte de óxido de etileno 49 com uma solução de amônia em água. Preferivelmente, esta solução de amônia em água é uma solução de amônia em água que é preparada em um absorvedor de amônia 17 (descrito abaixo) e fornecida através do conduto 50. A solução de amônia em água compreende de cerca de 20 % a cerca de 60 % de amônia e cerca de 40 % a cerca de 80 % de água, preferivelmente, a solução de amônia em água compreende de cerca de 45 % a cerca de 55 % de amônia e cerca de 45 % a cerca de 55 % de água. A composição de entrada do reator contém amônia e óxido de etileno em uma razão molar de cerca de 4:1 a cerca de 12:1 de amônia:óxido de etileno, preferivelmente a razão de amônia:óxido de etileno é cerca de 10:1 a cerca de 12:1. A mistura desejada do produto final entre monoetanolamina, dietanolamina, e trietanolamina pode ser obtida controlando as razões molares em que a amônia e óxido de etileno são misturados, em seguida, um teor mais alto de di- ou tri-etanolamina pode ser obtido.

[014]A composição de entrada do reator é alimentado através do conduto 5 a um ou mais reatores de amina (um único reator 7 é mostrado na Figura 1). Adiabá- ticos, isotérmicos ou uma combinação de ambos os reatores podem ser usados no processo. Preferivelmente, uma série de reatores tubulares são usados. Um ou mais reatores são operados em uma temperatura e pressão para prevenir a vaporização de qualquer um dos componentes na composição de entrada do reator e garantir operação de líquido na fase única. Consequentemente, a temperatura nos reatores deve ser mantida entre 30 °C e 75 °C e a pressão entre 1,0 MPa e 2,0 MPa. As misturas de óxido de etileno com amônia em excesso no reator de amina de modo que a conversão do óxido de etileno é quase completa. A mistura de reação efluente a partir de um ou mais reatores é composta de etanolaminas (mono-, di-, e tri-), assim como, amônia não reagida e água. Esta mistura de reação efluente flui sobre pressão diferencial através do conduto 8 para chegar na coluna de separação de amônia 10 (consequentemente, a pressão na primeira coluna de separação deve ser manti- da menor do que aquela em um ou mais reatores - preferivelmente, a pressão na primeira coluna de separação é de cerca de 0,45 MPa a cerca de 0,65 MPa). Antes de chegar na coluna de separação de amônia 10, a mistura de reação efluente é preferivelmente aquecida a uma temperatura entre 80 °C e 120 °C. (Na Figura 1, esta etapa de aquecimento não é mostrada).

[015]Na coluna de separação (amônia) 10, substancialmente, toda a amônia não reagida é separada a partir da mistura de reação efluente. Como a mistura de reação efluente se move a jusante na coluna, separação por separação de vapor da mistura de reação efluente ocorre com o vapor em movimento ascendente (fornecido por uma fonte de vapor, tal como um refervedor adjacente, não mostrado) contatando a mistura de reação efluente e separando os componentes mais voláteis a partir da mistura, especialmente, a amônia não reagida, isto é, a amônia que não reage com óxido de etileno no reator 7. Uma vantagem chave desta invenção é que, substancialmente, toda a amônia não reagida na mistura de reação efluente é separada a partir da mistura de reação efluente em uma única etapa na coluna de separação 10 - de modo a fazer isso, a coluna de separação deve ser operada em uma temperatura de fundo entre 80 °C e 130 °C. Esta amônia não reagida é separada a partir da mistura de reator efluente e passa junto com água como vapor à parte do topo da coluna de separação. Assim, uma mistura de água em amônia (rica em amônia) é formada como vapor no separador do topo compreendendo a amônia não reagida, vapor de água e, opcionalmente, outros componentes na fase de vapor. Assim, substancialmente toda a amônia não reagida está contida pela mistura de água em amônia e esta mistura de água em amônia compreende substancialmente toda a amônia não reagida. Através de “substancialmente toda a amônia não reagida” significa mais do que 90 % da amônia não reagida.

[016]A mistura de água em amônia na coluna de separação do topo flui através do conduto 14 sobre pressão diferencial ao absorvedor de amônia 17 (e assim por definição do absorvedor de amônia 17 é operado em uma pressão que é menor do que a pressão do primeiro separador de amônia 10). A coluna de separação é operada em uma pressão do topo de cerca de 0,15 MPa a cerca de 0,65 MPa. A absorvedor de amônia é operado em pressão do topo de cerca de 0,1 MPa a cerca de 0,6 MPa. Como mencionado acima, a solução de amônia em água que é fornecida ao reator é preparada no absorvedor de amônia 17. Composição de amônia líquida pode ser adicionada ao absorvedor de amônia 17 e misturada com a mistura de água em amônia de modo a substituir a amônia usada na reação e manter a concentração de amônia na solução de amônia em água nos níveis divulgados acima. Esta solução de amônia em água é, em seguida, fornecida através do conduto 50 para ser combinada com uma fonte de óxido de etileno para formar a composição de entrada do reator.

[017]Uma solução do produto é formada no fundo da coluna de separação 10 compreendendo água e etanolaminas. Substancialmente, todo o produto de eta- nolaminas está contido nesta solução do produto. Esta solução do produto também pode conter pequenas quantidades de outros componentes menos voláteis da mistura de reação efluente e também pode incluir quantidades residuais de amônia - embora, como debatido acima, o presente processo é muito eficiente em separar a amônia na fase de vapor do topo. Esta solução do produto, preferivelmente, compreende cerca de 70 % a 85 % de água e cerca de 15 % a cerca de 30 % de etano- laminas. Esta solução do produto é tomada a partir da coluna de separação 10 como uma corrente de fundo líquida e bombeada através do conduto 20 ao primeiro eva- porador 23. A ação do primeiro evaporador 23 tomada junto com o segundo evapo- rador 29 é para, significantemente, concentrar a solução do produto. Através de “substancialmente todo o produto de etanolaminas” significa mais do que 90 % do produto de etanolaminas está contido na solução do produto.

[018]No primeiro evaporador 23, como a solução do produto se move a ju- sante na coluna do evaporador, separação por separação de vapor da solução do produto ocorre com vapor em movimento ascendente contatando a solução do pro-duto e separando a água e outros componentes mais voláteis a partir da solução do produto para produzir uma solução do produto concentrada, que como um resultado da separação de vapor ter uma concentração mais alta de etanolaminas e outros componentes menos voláteis. Vapor pode ser fornecido por, por exemplo, um refer- vedor (não mostrado) situado adjacente ao primeiro evaporador 23 ou o vapor pode ser fornecido por alguma outra fonte adequada. A pressão do topo na primeiro coluna do evaporador é mantida em cerca de 0,8 MPa a cerca de 1,2 MPa, enquanto a temperatura da solução do produto concentrada no fundo da primeira coluna do evaporador é de cerca de 170 °C a cerca de 190 °C.

[019]A solução do produto concentrada flui a partir do primeiro evaporador sobre pressão diferencial através do conduto 25 ao segundo evaporador 29. O vapor do topo (vapor) a partir do primeiro evaporador 23 é fornecido através do conduto 26 para fornecer uma fonte de calor e vapor ao segundo evaporador 29 ou a um refer- vedor adjacente (não mostrado). O segundo evaporador 29 funciona idêntico ao primeiro evaporador 23, em que uma solução de etanolaminas concentrada é preparada pela separação de vapor dos componentes mais voláteis, especialmente água, a partir da solução de produção concentrada. O resultado é uma solução de etanola- minas concentrada que é preferivelmente de cerca de 35 % em peso a cerca de 55 % em peso de etanolaminas, e a água em equilíbrio. Como mencionado acima, o efeito do primeiro evaporador e do segundo evaporador é aumentar significantemen- te a concentração de etanolaminas da solução do produto que foi produzida não ab- sorvedor de amônia para resultar em uma solução de etanolaminas concentrada com uma concentração muito mais alta de etanolaminas. A pressão do topo na segunda coluna do evaporador é mentida em cerca de 0,25 MPa a cerca de 0,5 MPa, enquanto que a temperatura da solução do produto concentrada no fundo da segun- da coluna do evaporador é de cerca de 140 °C a cerca de 160 °C.

[020]A solução de etanolaminas concentrada é enviada a partir da corrente de fundo através do conduto 35 a uma coluna de secagem (não mostrada) para reduzir o teor de água ainda mais, em seguida, refinar e separar as etapas (não mostradas). O vapor do topo (vapor) existe a partir do segundo evaporador 39 através do conduto 40 e pode ser integrado no processo em uma variedade de modos diferentes, mas o mais preferivelmente é usado como uma fonte de vapor e calor para o separador de amônia ou refervedor de separador de amônia (não mostrado).

[021]A coluna de separação 10, o absorvedor 17, o primeiro evaporador 23 e o segundo evaporador 29 são construídos assim como para facilitar o contato de vapor-líquido íntimo e qualquer configuração ou arranjo adequado é aceitável. Os internos de colunas podem ser selecionados a partir de configurações de bandeja múltipla ou empacotamento aleatório ou estruturado.

Produção de Óxido de Etileno

[022]O óxido de etileno é produzido contatando continuamente um gás contendo oxigênio com uma olefina, preferivelmente etileno, na presença de um catalisador de óxido de etileno (“epoxidação”) (descrito em maior detalhe abaixo). O oxigênio pode ser fornecido à reação em forma molecular substancialmente pura ou em uma mistura tal como ar. Por via de exemplo, as misturas de alimentação de reagente típicas sob condições de operação podem conter de cerca de 0,5 % a cerca de 45 %, preferivelmente cerca de 5 % a cerca de 43 % de etileno e de cerca de 3 % a cerca de 15 % de oxigênio, com o equilíbrio que compreende materiais comparativamente inertes incluindo tais substâncias como dióxido de carbono, água, gases inertes, outros hidrocarbonetos, e os moderadores de reação aqui descritos. Os exemplos não limitantes de gases inertes incluem nitrogênio, argônio, hélio e misturas dos mesmos. Os exemplos não limitantes dos outros hidrocarbonetos incluem metano, etano, propano e misturas dos mesmos. Dióxido de carbono e água são subprodutos do processo de epoxidação. Ambos têm efeitos adversos no catalisador, de modo que as concentrações destes componentes são usualmente mantidas a um mínimo.

[023]Também presentes na reação, como mencionados previamente, estão um ou mais moderadores de cloreto. Os exemplos não limitantes dos quais incluem compostos contendo halogênio orgânico tais como halo-hidrocarbonos C1 a C8; especialmente preferidos são moderadores contendo cloreto tais como cloreto de metila, cloreto de etila, dicloreto de etileno, cloreto de vinila ou misturas dos mesmos. O controle do nível de concentração de cloreto é particularmente importante com catalisadores contendo rênio.

[024]Um método usual para o processo de epoxidação de etileno compreende a oxidação na fase de vapor de etileno com oxigênio molecular, na presença de um catalisador de epoxidação (a ser definido em maior detalhe aqui abaixo), em um reator tubular de leito fixo. Os reatores de óxido de etileno de leito fixo comerciais convencionais são tipicamente na forma de uma pluralidade de tubos alongados paralelos (em um invólucro adequado) aproximadamente 20 a 70 mm de O.D. e 15 a 65 de mm I.D. e 5 a 16 metros de comprimento preenchidos com catalisador. Tais reatores incluem uma saída do reator que permite o óxido de olefina, reagentes não usados, e subprodutos sairem da câmara de reator.

[025]O óxido de etileno que é reagido com amônia na presente invenção pode ser fornecido a partir de OSBL ou pode ser fornecido através de um processo de óxido de etileno que é integrado com o processo de etanolaminas no mesmo complexo químico.

Catalisador de Epoxidação

[026]O catalisador de epoxidação que pode ser usado na presente invenção inclui um catalisador de epoxidação à base de prata que tem uma seletividade maior do que 83 % em mol. O catalisador de epoxidação à base de prata que pode ser usado na presente invenção inclui um suporte, e pelo menos uma quantidade cataliticamente eficaz de prata ou um composto contendo prata; também opcionalmente presente está uma quantidade promotora de rênio ou um composto contendo rênio; também opcionalmente presente está uma quantidade promotora de um ou mais metais alcalinos ou compostos contendo metal alcalino. Em uma forma de realização do presente pedido, o catalisador de epoxidação que pode ser usado é um catalisador de epoxidação contendo rênio à base de prata que também pode incluir um ou mais promotores adicionais. O suporte utilizado nesta invenção pode ser selecionado a partir de um grande número de sólido, suportes refratários que podem ser porosos e podem fornecer a estrutura de poro preferida. Alumina é bem conhecida a ser útil como um suporte de catalisador para a epoxidação de uma olefina e é o suporte preferido.

[027]Não obstante o caráter do suporte usado, é usualmente formado em partículas, pedaços, peças, pelotas, anéis, esferas, wagon wheels, cilindros ocos particionados de forma cruzada, e semelhantes, de um tamanho adequado para utilizar em um reator de epoxidação de leito fixo. As partículas de suporte preferivelmente têm diâmetros equivalentes na faixa de cerca de 3 mm a cerca de 12 mm, e mais preferivelmente na faixa de cerca de 5 mm a cerca de 10 mm. O diâmetro equivalente é o diâmetro de uma esfera tendo a mesma superfície externa (isto é, negligenciando superfície dentro dos poros da partícula) para razão de volume como as partículas de suporte sendo utilizadas.

[028]De modo a produzir um catalisador para a oxidação de uma olefina a um óxido de olefina, um suporte tendo as características acima é, em seguida, fornecido com uma quantidade cataliticamente eficaz de prata em sua superfície. O catalisador é preparado impregnando o suporte com um composto de prata, complexo ou sal dissolvido em um solvente adequado suficiente para causar deposição de um composto precursor de prata no suporte. Preferivelmente, uma solução aquosa de prata é usada.

[029]Em algumas formas de realização da presente invenção, uma quantidade promotora de um componente de rênio, que pode ser um composto contendo rênio ou um complexo contendo rênio é também depositado no suporte, antes de, coincidentemente com, ou subsequente à deposição da prata. O promotor de rênio pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,001 % em peso a cerca de 1 % em peso, preferivelmente de cerca de 0,005 % em peso a cerca de 0,5 % em peso, e mais preferivelmente de cerca de 0,01 % em peso a cerca de 0,1 % em peso com base no peso do catalisador total incluindo o suporte, expressado como o metal rênio.

[030]Outros componentes que também pode ser depositados no suporte antes de, coincidentemente com, ou subsequente à deposição da prata e, se presente, rênio são quantidades promotoras de um metal alcalino ou misturas de dois ou mais metais alcalinos, assim como quantidades promotoras opcionais de um componente de metal alcalino terroso do Grupo IIA ou misturas de dois ou mais componentes de metal alcalino terroso do Grupo IIA, e/ou um componente de metal de transição ou misturas de dois ou mais componentes de metal de transição, todos dos quais podem ser na forma de íons de metal, compostos de metal, complexos de metal e/ou sais de metal dissolvidos em um solvente apropriado. O suporte pode ser impregnado ao mesmo tempo ou em etapas separadas com os vários promotores de catalisador. A combinação particular de suporte, prata, promotores de metal alcalino, componente de rênio opcional, e promotores adicionais opcionais fornecerá uma melhora em uma ou mais propriedades catalíticas sobre a mesma combinação de prata e suporte e nenhum, ou apenas um dos promotores.

[031]Como usado aqui o termo “quantidade promotora” de um certo componente do catalisador refere-se a uma quantidade daquele componente que funciona eficazmente para melhorar o desempenho catalítico do catalisador quando comparado a um catalisador que não contêm esse componente. As concentrações exatas utilizadas, certamente, dependerá em, entre outros fatores, o teor de prata desejado, a natureza do suporte, a viscosidade do líquido, e solubilidade do composto particular usado para entregar o promotor na solução de impregnação. Os exemplos de propriedades catalíticas incluem operabilidade (resistência à fuga), seletividade, atividade, conversão, estabilidade e rendimento, entre outras propriedades catalíticas. É entendido por uma pessoa habilitada na técnica que uma ou mais das propriedades catalíticas individuais pode ser aumentada pela “quantidade promotora” enquanto outras propriedades catalíticas podem ou não ser aumentadas ou pode até ser diminuída.

[032]Os promotores de metal alcalino adequados podem ser selecionados a partir de lítio, sódio, potássio, rubídio, césio ou combinações dos mesmos, com césio sendo preferido, e combinações de césio com outros metais alcalinos sendo especialmente preferidos. A quantidade de metal alcalino depositado ou presente no suporte é para ser uma quantidade promotora. Preferivelmente, a quantidade varia de cerca de 10 ppm a cerca de 3000 ppm, mais preferivelmente de cerca de 15 ppm a cerca de 2000 ppm em peso do catalisador total, medido como o metal.

[033]Os promotores de metal alcalino terroso adequados compreendem elementos a partir do Grupo IIA da Tabela Periódica dos Elementos, que pode ser berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, e bário ou combinações dos mesmos. Os metais de transição preferidos que podem estar presentes incluem molibdênio, tungstênio, cromo, titânio, háfnio, zircônio, vanádio, tântalo, nióbio, ou combinações dos mesmos.

[034]A quantidade de promotores de metal alcalino terroso e/ou promotores de metal de transição depositado no suporte é uma quantidade promotora. O promotor de metal de transição pode tipicamente estar presente em uma quantidade de cerca de 0,1 micromols por grama a cerca de 10 micromols por grama. O catalisador pode ainda compreender uma quantidade promotora de um ou mais compostos de enxofre, um ou mais compostos de fósforo, um ou mais compostos de boro, um ou mais compostos contendo halogênio, ou combinações dos mesmos.

[035]A solução de prata usada para impregnar o suporte também pode compreender um solvente opcional ou um agente complexante/solubilizante tal como são conhecidos na técnica. Uma ampla variedade de solventes ou agentes complexantes/solubilizantes pode ser utilizada para solubilizar prata à concentração desejada no meio de impregnação. Os agentes complexantes/solubilizantes úteis incluem aminas, amônia, ácido oxálico, ácido láctico e combinações dos mesmos. As aminas incluem um alquileno diamina tendo de 1 a 5 átomos de carbono. Em uma forma de realização preferida, a solução compreende uma solução aquosa de oxalato de prata e etileno diamina. O agente complexante/solubilizante pode estar presente na solução de impregnação em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 5,0 mols por mol de prata, preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 4,0 mols, e mais preferivelmente de cerca de 0,3 a cerca de 3,0 mols para cada mol de prata.

[036]Quando um solvente é usado, pode ser um solvente orgânico ou água, e pode ser polar ou substancial ou totalmente não polar. Em geral, o solvente deve ter poder de solvência suficiente para solubilizar os componentes da solução. Ao mesmo tempo, é preferido que o solvente seja escolhido para evitar ter uma influência indevida em ou interação com os promotores solvatados. Os solventes à base orgânica que têm de 1 a cerca de 8 átomos de carbono por molécula são preferidos. As misturas de vários solventes orgânicos ou misturas de solventes orgânicos com água podem ser usadas, desde que tais solventes mistos funcionem como aqui desejado.

[037]A concentração de prata na solução de impregnação é tipicamente na faixa de cerca de 0,1 % em peso até a solubilidade máxima permitida pela combinação do agente solvente/solubilizante particular utilizado. É geralmente muito adequado utilizar soluções contendo de 0,5 % a cerca de 45 % em peso de prata, com concentrações de 5 a 35 % em peso de prata sendo preferidas.

[038]A impregnação do suporte selecionado é obtida usando qualquer um dos métodos convencionais; por exemplo, impregnação de solução em excesso, impregnação de umidade incipiente, revestimento por pulverização, etc. Tipicamente, o material de suporte é colocado em contato com a solução contendo prata até uma quantidade suficiente da solução seja absorvida pelo suporte. Preferivelmente, a quantidade da solução contendo prata usada para impregnar o suporte poroso não é mais do que é necessário para preencher os poros do suporte. Uma impregnação única ou uma série de impregnações, com ou sem secagem intermediária, pode ser usada, dependendo, em parte, na concentração do componente de prata na solução. Os procedimentos de impregnação são descritos, por exemplo, em Patente U.S. Nos 4.761.394, 4.766.105, 4.908.343, 5.057.481, 5.187.140, 5.102.848, 5.011.807, 5.099.041 e 5.407.888. Os procedimentos anteriores conhecidos de pré-deposição, co-deposição e pós-deposição de vários promotores podem ser utilizados.

[039]Depois de impregnação do suporte com o composto contendo prata, isto é, um precursor de prata, promotores opcionais tais como, por exemplo, metais rênio e/ou alcalinos, o suporte impregnado é calcinado por um tempo suficiente para converter o composto contendo prata a uma espécie de prata ativa e remover os componentes voláteis a partir do suporte impregnado para resultar em um precursor de catalisador. A calcinação pode ser realizada aquecendo o suporte impregnado, preferivelmente em uma taxa gradual, a uma temperatura na faixa de cerca de 200 oC a cerca de 600 oC em uma pressão na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 35 bar. Em geral, quanto mais alta temperatura, mais baixo o período de aquecimento necessário. Uma ampla faixa de períodos de aquecimento foram sugeridos na técnica; por exemplo, Patente U.S. No 3.563.914 divulga aquecimento para menos do que 300 segundos, e Patente U.S. No 3.702.259 divulga aquecimento de 2 a 8 horas a uma temperatura de 100 oC a 375 oC, usualmente para a duração de cerca de 0,5 a cerca de 8 horas. Entretanto, é apenas importante que o tempo de aquecimento seja correlacionado com a temperatura tal que substancialmente toda a prata contida é convertida à espécie de prata ativa. O aquecimento contínuo ou gradual pode ser usado para este propósito.

[040]Durante a calcinação, o suporte impregnado pode ser exposto a uma atmosfera de gás que compreende um gás inerte ou uma mistura de um gás inerte com cerca de 10 ppm a 21 % em volume de um componente oxidante contendo oxigênio. Para propósitos desta invenção, um gás inerte é definido como um gás que não reage substancialmente com o catalisador ou precursor de catalisador sob as condições escolhidas para a calcinação. Outra informação sobre a fabricação de catalisador pode ser encontrada na Publicação de Patente U.S. No 2007/0037991 anteriormente mencionada.

[041]Para propósitos de ilustração apenas, os seguintes são condições que são frequentemente usadas em unidades de reator de óxido de etileno comerciais atuais: uma velocidades espacial horária do gás (GHSV) de 1.500 a 10.000 h-1, uma pressão de entrada do reator de 1 Mpa a 3 MPa, uma temperatura de refrigeração de 180 a 315 oC, um nível de conversão de oxigênio de 10 a 60 %, e uma taxa de produção de EO (taxa de funcionamento) de 100 a 350 kg EO/m3 de catalisador/h e uma mudança em concentração de óxido de etileno, ΔEO, de cerca de 1,5 % a cerca de 4,5 %. A composição de alimentação na entrada do reator depois da conclusão de arranque e durante a operação normal tipicamente compreende (% em volume) 1 a 40 % de etileno, 3 a 12 % de O2 ; 0,2 % a 10 %, preferivelmente 0,2 % a 6 %, mais preferivelmente 0,2 % a 5 % de CO2; 0 a 5 % de etano, uma quantidade de um ou mais moderadores de cloreto, que são aqui descritos; e o equilíbrio da alimentação sendo compreendida de argônio, metano, nitrogênio ou misturas dos mesmos.

Claims

1. Processo para a preparação de etanolaminas, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:(a) misturar uma solução de amônia em água compreendendo de 20% a 60% de amônia e 40% a 80% de água com óxido de etileno para formar uma composição de entrada do reator;(b) carregar a composição de entrada do reator a um ou mais reatores de amina;(c) reagir a amônia com o óxido de etileno no um ou mais reatores de amina para formar uma mistura de reação efluente compreendendo amônia não reagida, água e etanolaminas;(d) separar, em uma coluna de separação, a mistura de reação efluente em um vapor da mistura de água rica em amônia do topo e um líquido de fundo da solução do produto;(e) misturar o vapor da mistura de água rica em amônia do topo com amônia líquida em um absorvedor de amônia para preparar a solução de amônia em água;(f) separar, em um primeiro evaporador, a solução do produto em um líquido de fundo da solução do produto concentrado e um vapor do topo;(g) passar o vapor do topo do primeiro evaporador para fornecer um segundo evaporador com uma fonte de vapor e calor, e no dito segundo evaporador, o produto concentrado flui e concentra a solução do produto para resultar em um teor de etanolamina concentrada de até 55%;em que a coluna de separação é operada em uma temperatura de fundo de 80 °C a 130 °C;em que a pressão na coluna de separação do topo é entre 0,15 MPa a 0,65 MPa;em que a pressão do topo na primeira coluna do evaporador é mantida a 0,8 MPa a 1,2 MPa, enquanto a temperatura da solução do produto concentrado no fundo da primeira coluna do evaporador é de 170 °C a 190 °C; eem que a pressão do topo na segunda coluna do evaporador é mantida de 0,25 MPa a 0,5 MPa, enquanto a temperatura da solução do produto concentrada no fundo da segunda coluna do evaporador é 140 °C a 160 °C.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o vapor da mistura de amônia em água do topo compreende substancialmente toda a amônia não reagida.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a amônia e óxido de etileno estão presentes em uma razão molar de amônia:óxido de etileno de 4:1 a 12:1.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a etapa de passar o vapor da mistura de água rica em amônia do topo a partir da coluna de separação por pressão diferencial ao absorvedor de amônia.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o óxido de etileno é fabricado contatando um gás contendo oxigênio com etileno na presença de um catalisador de epoxidação.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o catalisador de epoxidação é um catalisador de epoxidação à base de prata que inclui uma quantidade promotora de rênio.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução do produto compreende substancialmente todo o produto de etanolaminas.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução do produto compreende de 15% a 30% de etanolaminas e 70% a 85% de água.