BR112017001008B1

BR112017001008B1 - Recuperação e uso de fluido de acetilação de madeira

Info

Publication number: BR112017001008B1
Application number: BR112017001008-9A
Authority: BR
Inventors: Stephen John Benstead; Benjamin Thomas Painter
Original assignee: Tricoya Technologies Ltd
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2021-06-22
Also published as: MX2017000784A; ES2693543T3; AU2015289028A1; CN107107375A; BR112017001008A2; CL2017000129A1; US10787412B2; EP3169456A1; EP3169456B1; CA2955119C; GB201412837D0; CN115197057A; AU2015289028B2; WO2016009060A1; CA2955119A1; US20170166509A1; TR201816039T4

Abstract

recuperação e uso de fluido de acetilação de madeira. é divulgada a integração da produção de anidrido acético a partir de ceteno, e a acetilação de madeira usando fluido de acetilação compreendendo ácido acético e anidrido acético. a invenção envolve recircular fluido de acetilação recuperado de acetilação de madeira para uma unidade para a produção de anidrido acético de ácido acético e ceteno. a corrente de produto de anidrido acético, por sua vez, é usada diretamente como um fluido de acetilação de madeira.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A invenção pertence a um processo para a recuperação de fluido de acetilação de um processo de acetilação de madeira. Particularmente, a invenção pertence a um processo para a integração de acetilação de madeira e a produção de anidrido acético de ácido acético, e uma instalação integrada.

ANTECENTES DA INVENÇÃO

[0002] Um processo bem conhecido para a produção de anidrido acético de ácido acético envolve a formação de ceteno (etenona). Deste modo, o ceteno é produzido desidratando ácido acético em altas temperaturas (tipicamente em uma fornalha de ceteno operada a temperaturas da ordem de 700°C a 750°C). Subsequentemente, o ceteno é reagido com ácido acético em uma reação exotérmica levando à formação de anidrido acético.

[0003] Curiosamente, tanto ácido acético como anidrido acético são usados nos processos para a acetilação de madeira. Estes processos, para os quais existe uma demanda crescente, servem para prover a madeira com propriedades de material melhoradas, por exemplo, estabilidade dimensional, dureza, durabilidade, etc. Nestes processos, meio de acetilação em excesso, tipicamente uma mistura de anidrido acético e ácido acético, é por último removido a partir da madeira. Deste modo, é desejado evitar o desperdício do meio de acetilação removido e, preferivelmente, recircular e reutilizar o mesmo na acetilação de madeira.

[0004] Existem técnicas apropriadas para recuperar anidrido acético, separando o mesmo de ácido acético, após o que o anidrido acético pode ser reutilizado na acetilação de madeira. O ácido acético, no entanto, vem em uma relação em excesso após a acetilação de madeira uma vez que ele é formado como um subproduto da mesma, e pode ser desejado colocar isto para uso separado, vender o mesmo como um produto químico, e/ou usar o mesmo na produção de ceteno. No entanto, a fonte específica do ácido acético, a saber, a partir da acetilação de madeira, vem com limitações inerentes à sua utilização devido às impurezas presentes tais como as de terpenos e impurezas de terpenóides a partir da madeira. Particularmente, os terpenos e terpenóides são difíceis de remover. Isto limita o uso de ácido acético como recuperado de acetilação de madeira. Por exemplo, usar o mesmo em uma fornalha de ceteno não é desejado, na medida em que as impurezas mencionadas acima tendem a resultar na formação de coque na fornalha, como um resultado das altas temperaturas aplicadas no mesmo.

[0005] A questão acima é abordada em WO 2009/120257, pela destilação azeotrópica, em que o ácido acético compreendendo as impurezas mencionadas acima é fornecido a uma coluna de destilação junto com água. Enquanto a referência assim ensina um método de obter ácido acético purificado da acetilação de madeira, ela não se refere à produção de anidrido acético e, particularmente, não ensina como integrar eficazmente a produção de anidrido acético e a acetilação de madeira. Também, a adição de água à coluna de destilação reduz a viabilidade econômica do processo.

[0006] É desejado prover um método pelo qual a acetilação de madeira e a produção de anidrido acético podem ser integradas eficazmente. Também, é desejado, deste modo, fazer uso ótimo de fontes de líquido como disponíveis da acetilação de madeira.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] A fim de abordar melhor um ou mais dos ensejos acima, a invenção, em um aspecto, diz respeito a um processo para a recuperação do fluido de acetilação de um processo de acetilação de madeira, dito fluido compreendendo ácido acético e anidrido acético, em que o fluido é usado como uma alimentação de reagente a uma unidade para a produção de anidrido acético de ceteno e ácido acético, em que o ceteno é fornecido à dita unidade como uma alimentação de reagente.

[0008] Em outro aspecto, a invenção provê um sistema compreendendo uma instalação de acetilação de madeira e uma instalação de anidrido acético, em que a instalação de produção de anidrido acético compreende uma unidade para a produção de anidrido acético de ceteno e ácido acético e em que a instalação de acetilação de madeira compreende uma unidade de acetilação de madeira compreendendo uma entrada e uma saída para o fluido de acetilação, em que a saída para o fluido de acetilação está em comunicação fluida com uma entrada para ácido acético na unidade para a produção de anidrido acético.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] A figura 1 mostra um esquema para uma instalação de acetilação de madeira acoplada a uma instalação de produção de anidrido acético sem medidas adicionais, não de acordo com a invenção;

[00010] A figura 2 mostra um esquema para uma instalação de acetilação de madeira acoplada a uma instalação de produção de anidrido acético de acordo com uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00011] Em um sentido amplo, a invenção é baseada na visão criteriosa de que o fluido de acetilação como recuperado da acetilação de madeira, ainda que compreendendo terpenos e/ou terpenóides, pode ser submetido (preferivelmente após filtrar o mesmo de resíduos de madeira) a uma unidade de produção de anidrido acético de ácido acético e ceteno, para a qual o ceteno é fornecido como uma alimentação de reação. O fluido de acetilação recuperado então será uma alimentação de ácido acético para dito reator. O fato de que o fluido também contém anidrido acético não é imperativo. Para a reação para produzir anidrido acético de ceteno e ácido acético não é um equilíbrio delicado que pode ser afetado pela presença dimensional de anidrido acético. Pela escolha criteriosa para combinar uma unidade de acetilação de madeira com uma unidade de produção de anidrido acético baseada na conversão de ceteno, assim é possível fazer bom uso de ácido acético como recuperado, enviando este à unidade de produção de anidrido acético em vez de à unidade de produção de ceteno (fornalha de ceteno).

[00012] A unidade para a produção de anidrido acético recebe, por um lado, o fluido de acetilação a partir do processo de acetilação de madeira como uma alimentação de reagente e, por outro lado, ceteno como outra alimentação de reagente. Em uma modalidade preferida, o ceteno é produzido em uma unidade de produção de ceteno tal como uma fornalha de craqueamento, por exemplo, de ácido acético novo.

[00013] No caso de enviar o fluido de acetilação recuperado, que inclui uma quantidade substancial de anidrido acético, à seção de produção de anidrido acético, pode ser aconselhável ajustar a capacidade de dita seção. O perito na técnica será capaz de determinar diretamente se uma seção de produção de anidrido acético existente (por exemplo, um vaso de reação) tem uma capacidade suficiente de manipular a quantidade adicional de fluido a ser passada através da mesma. Também, o perito na técnica estará ciente de como ampliar a capacidade de tal unidade como necessário.

[00014] O anidrido acético produzido pode ser colocado para qualquer uso. No entanto, de acordo com a invenção, é preferido prover um processo totalmente integrado, em que o anidrido acético formado é recirculado para a corrente de alimentação de fluido de acetilação, usada em uma unidade para a acetilação de madeira, preferivelmente a mesma unidade da qual o fluido de acetilação é recuperado como discutido acima.

[00015] Assim, em uma modalidade preferida da invenção, um processo integrado resulta em que o fluido de acetilação recuperado de acetilação de madeira é reutilizado como uma alimentação para a unidade para a produção de anidrido acético, e a corrente de produto da mesma é enviada de volta para a acetilação de madeira. Esta corrente de produto, que compreende anidrido acético (como produzido e como originalmente presente) e ácido acético por si mesmo pode ser usada como um fluido de acetilação.

[00016] Convencionalmente, a saída da unidade de produção de anidrido acético pode necessitar de ajuste da relação de anidrido acético para ácido acético, de modo a tornar-se mais rica em anidrido acético. Isto está relacionado ao fato de que uma conversão total de ácido acético em anidrido acético não será usualmente obtida na prática. Uma unidade para a separação de ácido acético e anidrido acético (tipicamente, uma coluna de destilação, às vezes referida como uma “coluna de anidrido bruto”) pode então ser empregada a fim de ajustar a relação de anidrido acético para ácido acético na corrente de produto vindo a partir da unidade de produção de anidrido acético. A saída de dita unidade de separação será preferivelmente apropriada para como um fluido de acetilação de madeira, tal fluido compreendendo preferivelmente anidrido acético (ANH) e ácido acético (ACA) em uma relação ANH:ACA de 80:20 para 100:0, preferivelmente 90:10 a 95:5.

[00017] Ao realizar a invenção tal unidade de separação pode ser incluída. No entanto, em vista da presença de anidrido acético no fluido de acetilação recuperado que é recirculado para a unidade na qual ácido acético e ceteno são reagidos para formar anidrido acético, a corrente de produto obtida desta unidade será mais rica em anidrido acético do que em uma situação convencional, sem a recirculação de fluido de acetilação. Assim, o esquema de recirculação criterioso da invenção permite a dispensa com a “coluna de anidrido bruto” mencionada acima. Isto é uma vantagem que leva a custos de equipamento e operacionais reduzidos.

[00018] A integração da produção de acetilação de madeira e anidrido acético de acordo com a invenção pode ser realizada tanto em instalações existentes como na concepção de instalações novas. Por exemplo, uma nova unidade de produção baseada em ceteno para anidrido acético pode ser construída próxima a uma unidade de acetilação de madeira existente, e acoplada à mesma de acordo com uma ou mais modalidades da invenção. Também, uma nova unidade de acetilação de madeira pode ser construída próxima a uma unidade de produção baseada em ceteno existente para anidrido acético. Ou, no caso em que uma unidade de acetilação de madeira e uma unidade de produção de anidrido acético baseada em ceteno já existem próximas uma à outra, estas podem se tornar integradas. No caso em que as unidades já estão integradas de outro modo, a forma em que tais instalações são acopladas pode ser trocada de modo a estar em conformidade com a invenção como descrito acima.

[00019] Os equipamentos e tecnologias aplicadas são bem conhecidos de um perito na técnica. Isto pertence a unidades para a acetilação de madeira, tais como reatores de acetilação de madeira, e o equipamento auxiliar habitual das mesmas, por exemplo, uma seção de filtro para remover resíduos de madeira de fluido de acetilação recuperado. Similarmente, isto pertence a unidades de destilação (equipamento de destilação tal como uma coluna de destilação), a seções de produção de ceteno (tipicamente uma fornalha de ceteno), seções de produção de anidrido acético (tipicamente um reator apropriado para reagir ceteno com ácido acético).

[00020] As unidades de acetilação de madeira para uso na presente invenção podem ser as apropriadas para a acetilação de madeira sólida, tais como vigas ou pranchas de madeira. Ditas unidades de acetilação de madeiras também podem ser apropriadas para a acetilação de elementos de acetilação de madeira tais como farinha, fibras, filamentos ou aparas. Os processos de acetilação de madeira aplicados na presente invenção são assim limitados a qualquer tamanho, forma, ou espécie de madeira. Uma grande variedade de tais processos é bem conhecida dos peritos na técnica.

[00021] A invenção também pertence a um sistema compreendendo uma instalação de acetilação de madeira integrada com uma instalação de produção de anidrido acético. Nisso, a instalação de produção de anidrido acético compreende uma unidade para a produção de ceteno de ácido acético e, a montante da mesma, uma unidade para a produção de anidrido acético de ceteno e ácido acético. A instalação de acetilação de madeira compreende uma unidade de acetilação, tipicamente um reator, compreendendo uma entrada e uma saída para o fluido de acetilação. A saída para o fluido de acetilação, isto é, como recuperado após a acetilação de madeira, está em comunicação fluida com uma entrada para ácido acético na unidade de produção de anidrido acético. A última unidade tem uma saída para o anidrido acético produzido, que está em comunicação fluida, diretamente ou indiretamente, com uma entrada para o fluido de acetilação na unidade de acetilação de madeira. A última unidade tem uma saída para o anidrido acético produzido, que está em comunicação fluida, diretamente ou indiretamente, com uma entrada para o fluido de acetilação na unidade de acetilação de madeira.

[00022] A invenção será ainda explicada a seguir com referência aos desenhos. Estes desenhos não limitam a invenção. Como os desenhos podem se referir às modalidades específicas da invenção, o perito na técnica compreenderá que a invenção é mais geralmente aplicável, e a divulgação dos desenhos não está limitada a quaisquer projetos específicos ou números dados no presente documento.

[00023] Nas figuras, os seguintes elementos são mostrados.

Peças do Equipamento:

[00024] Instalação de acetilação de madeira

[00025] Unidade de separação de ácido acético / anidrido acético

[00026] Unidade de produção de ceteno

[00027] Unidade de produção de anidrido acético

[00028] Seção de tratamento para recuperar ácido acético aquoso residual

[00029] Unidade de destilação de anidrido acético

[00030] Unidade de purificação de anidrido acético

Correntes de Processo:

[00031] Fluido de acetilação novo

[00032] Fluido de acetilação recuperado de acetilação de madeira

[00033] Ácido acético

[00034] Anidrido acético separado de ácido acético

[00035] Ceteno

[00036] Ácido acético aquoso residual

[00037] Ácido acético recuperado

[00038] Anidrido acético bruto (mistura com ácido acético)

[00039] Anidrido acético enriquecido (teor de ácido acético reduzido)

[00040] A figura 1 mostra um esquema para uma instalação de produção de anidrido acético baseada em ceteno (compreendendo a unidade de produção de ceteno (3) e uma unidade de produção de anidrido acético (4) integrada com uma instalação de acetilação de madeira (1). No presente documento, as instalações são acopladas sem quaisquer medidas adicionais, isto é, não de acordo com a invenção. O fluido de acetilação (corrente a) é alimentado a uma instalação de acetilação de madeira (1). O fluido de acetilação recuperado (b) é submetido à separação de ácido acético em uma primeira unidade de separação de ácido acético/anidrido acético (2), resultando em uma corrente (c) de ácido acético separado de anidrido acético e uma corrente (d) de anidrido acético separada de ácido acético. A corrente (c) de ácido acético separado de anidrido acético é enviada para uma seção de produção de anidrido acético compreendendo uma unidade de produção de ceteno (3) e uma unidade de produção de anidrido acético (4). A unidade de produção de ceteno (3) é conectada a, a montante da mesma, uma seção de tratamento (5) para recuperar ácido acético aquoso residual (f). O ácido acético recuperado da mesma (g) é enviado à unidade de produção de ceteno (3) e/ou à unidade de produção de anidrido acético (4). O ceteno produzido (e) é enviado a uma unidade de produção de anidrido acético (4). O anidrido bruto produzido (h) é enviado a uma unidade de destilação de anidrido acético (6). O ácido acético obtido da mesma (c) é enviado à seção de produção de anidrido acético mencionada acima. O anidrido acético enriquecido (i), tendo um teor de ácido acético reduzido, é enviado para uma unidade de purificação (7) e o fluido de acetilação purificado (i) obtido deste modo é alimentado, como o fluido de acetilação novo (a) à seção de acetilação de madeira (1).

[00041] A figura 2 mostra um esquema para a instalação de produção de anidrido acético integrada com uma instalação de acetilação de madeira de acordo com uma modalidade da invenção. No presente documento, a corrente (b) de fluido de acetilação recuperado de acetilação de madeira é enviada à unidade de produção de anidrido acético (4). A corrente de produto de anidrido acético (h) é enviada para a seção de acetilação de madeira (1) e, deste modo, usada diretamente como o fluido de acetilação (a).

[00042] Será compreendido que os desenhos esquemáticos servem para ilustrar algumas peças dos equipamentos e as unidades de produção como necessário para ilustrar ainda algumas modalidades da invenção. O perito na técnica estará ciente das peças de equipamento e linhas de fluxo mostradas agora, tais como dispositivos para prover calor, dispositivos para prover pressão, ventoinhas para gás de escape, e assim por diante.

[00043] Onde, nesta descrição, fala-se de “comunicação fluida”, isto se refere a qualquer conexão entre uma primeira peça ou seção de uma instalação e uma segunda peça ou seção de uma instalação através da qual fluidos, incluindo líquidos e gases, podem fluir a partir da primeira peça da instalação para a segunda peça da instalação. No caso de líquidos, tal comunicação fluida é tipicamente provida por sistemas de tubulação, mangueiras, ou outros dispositivos bem conhecidos dos peritos na técnica para o transporte de fluidos. No caso de gases, tal comunicação fluida é tipicamente provida pelas linhas de fluxo de gás. Tais linhas de fluxo de gás compreendem tipicamente sistemas de tubulação, ou outros dispositivos bem conhecidos dos peritos na técnica para o transporte de gases, se necessário sob pressões que estão acima das pressões atmosféricas ou abaixo (vácuo).

[00044] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhe nos desenhos e na descrição acima, tais ilustração e descrição devem ser consideradas ilustrativas e exemplares e não restritivas; a invenção não está limitada às modalidades divulgadas.

[00045] Por exemplo, é possível operar a invenção em uma modalidade em que as unidades descritas, tal como uma unidade de acetilação de madeira, uma unidade de reator ou uma unidade de destilação, compreendem uma pluralidade de tais unidades posicionadas em paralelo ou em série.

[00046] Outras variações para as modalidades divulgadas podem ser compreendidas e efetuadas pelos peritos na técnica na prática da invenção reivindicada, de um estudo dos desenhos, da divulgação, e das reivindicações anexas. Nas reivindicações, a palavra "compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade. O simples fato de que certas características da invenção são descritas nas reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação destas características não possa ser usada vantajosamente. Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitando o escopo.

Claims

1. Processo para a produção de anidrido acético compreendendo fornecer uma alimentação de reagente de ceteno e uma alimentação de reagente de ácido acético a uma unidade de produção de anidrido acético a partir de ceteno e ácido acético caracterizado pelo fato de que a alimentação de reagente de ácido acético é fluido de acetilação recuperado de um processo de acetilação de madeira.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alimentação de reagente de ácido cético também contém anidrido acético.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a alimentação de reagente de ácido acético como fornecido na dita unidade compreende terpenos e/ou terpenóides.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a relação de anidrido acético para ácido acético na corrente de produto vindo da dita unidade não é ajustada usando uma coluna de destilação.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o fluido resultante da dita unidade é recirculado como um fluido de acetilação para o dito processo de acetilação de madeira.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda produzir ceteno em uma unidade de produção de ceteno a partir de ácido acético e fornecer o ceteno produzido à dita unidade em que anidrido acético é produzido a partir de ceteno e ácido acético.

7. Processo integrado compreendendo: - acetilar madeira; - obter fluido de acetilação a partir de acetilação de madeira; - reutilizar dito fluido de acetilação como alimentação de reagente em uma unidade para a produção de anidrido acético a partir de ceteno e ácido acético, - prover uma alimentação de reagente de ceteno à dita unidade, e caracterizado pelo fato de que o processo compreende ainda -usar a corrente de produto compreendendo anidrido acético e ácido acético da dita unidade como um fluido de acetilação na dita acetilação de madeira.

8. Uso de fluido de acetilação recuperado de um processo de acetilação de madeira como uma alimentação de reagente para uma unidade de produção de anidrido acético a partir de ceteno e ácido acético caracterizado pelo fato de que o dito ceteno também é fornecido à dita unidade como uma alimentação de reagente.

9. Sistema compreendendo uma instalação de acetilação de madeira e uma instalação de produção de anidrido acético, em que a instalação de produção de anidrido acético compreende uma unidade para a produção de ceteno a partir de ácido acético e, a montante da mesma, uma unidade para a produção de anidrido acético a partir de ceteno e ácido acético e em que a instalação de acetilação de madeira compreende uma unidade de acetilação de madeira compreendendo uma entrada e uma saída para fluido de acetilação, o sistema sendo caracterizado pelo fato de que a saída para fluido de acetilação está em comunicação fluida com uma entrada para ácido acético na unidade pra a produção de anidrido acético.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a unidade para a produção de anidrido acético compreende uma saída para anidrido acético produzido que está em comunicação fluida com uma entrada para fluido de acetilação na unidade de acetilação de madeira.