BR112018011947B1 - Processo e sistema de reação para produção de óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol a partir de etileno - Google Patents

Processo e sistema de reação para produção de óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol a partir de etileno Download PDF

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Abstract

processo e sistema de reação para produção de óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol a partir de etileno trata-se de processos para reduzir a quantidade de uma impureza gasosa que contém iodeto presente em uma corrente de gás reciclagem usada na produção de óxido de etileno, em particular, impurezas de iodeto de alquila e iodeto de vinila. de modo semelhante, são fornecidos processos para produzir óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol e sistemas de reação associados.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere a um processo e a um sistema de reação para a preparação de óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol de etileno.
ANTECEDENTES
[002] O monoetilenoglicol é usado como uma matéria-prima nafabricação de fibras de poliéster, plásticos e resinas de tereftalato de polietileno (PET). O mesmo também é incorporado em líquidos anticongelantes de automóvel. O carbonato de etileno é usado tipicamente como um solvente.
[003] O monoetilenoglicol pode ser preparado comercialmente apartir de óxido de etileno por vários métodos conhecidos. De modo geral, todos esses métodos, embora variados, envolvem um sistema de reação de dois estágios, em que o etileno é convertido primeiramente em óxido de etileno que, em seguida, é convertido em etilenoglicol. Na maioria das operações de produção em escala industrial, o processo para a produção e recuperação de óxido de etileno é integrado com o processo para a produção de etilenoglicol a fim de maximizar a utilização de energia e reduzir custos.
[004] No primeiro estágio, o óxido de etileno é produzido tipicamente reagindo-se etileno com ar ou oxigênio elementar na presença de um catalisador adequado, tal como um catalisador de epoxidação à base de prata, e em seguida na presença de moderadores orgânicos, tais como haletos orgânicos, em um reator de epoxidação. (consultar Kirk Othmer’s Encyclopedia of Chemical Technology, 4a edição, Volume 9, páginas 923 a 940). Essa reação ocorre geralmente sob pressão de 1 a 3 MPa (10 a 30 bar) e temperaturas de 200 a 300 °C e produz um produto de reação de epoxidação que compreende óxido de etileno, reagentes não reagidos (tais como etileno e oxigênio), várias impurezas (tais como impurezas de aldeído, incluindo formaldeído e acetaldeído) e opcionalmente outros gases e/ou subprodutos (tais como nitrogênio, argônio, metano, etano, água e/ou dióxido de carbono).
[005] No segundo estágio, o óxido de etileno é convertido em etilenoglicol por um dentre diversos métodos. Em um método bem conhecido, um absorvedor de óxido de etileno é alimentado com o produto de reação de epoxidação do reator de epoxidação, junto de uma solução absorvente recirculante, denominada tipicamente de “absorvente fraco”, para absorver o óxido de etileno do produto de reação de epoxidação. O absorvedor de óxido de etileno produz uma corrente de produto aquoso que compreende óxido de etileno, denominado comumente de “absorvente de gordura”, com a qual um removedor de óxido de etileno é, em seguida, alimentado, em que o vapor d'água é normalmente introduzido contracorrente para separar o óxido de etileno como uma corrente de vapor. O óxido de etileno separado é retirado no topo do removedor de óxido de etileno, ou próximo do mesmo, como uma corrente de óxido de etileno aquosa mais concentrada, ao passo que uma corrente aquosa retirada do removedor de óxido de etileno como fundo é tipicamente recirculada para o absorvedor de óxido de etileno para reutilização como um absorvente fraco. Em seguida, a corrente aquosa de óxido de etileno retida do removedor de óxido de etileno reage adicionalmente para fornecer etilenoglicol ou por hidrólise direta em um reator de hidrólise (isto é, reagindo-se termicamente o óxido de etileno com um grande excesso de água) ou alternativamente reagindo-se o óxido de etileno com dióxido de carbono em um reator de carboxilação na presença de um catalisador de carboxilação para produzir carbonato de etileno. Em seguida, um reator de hidrólise pode ser alimentado com carbonato de etileno, junto de água, e o mesmo pode submetido à hidrólise na presença de um catalisador de hidrólise para fornecer etilenoglicol. A hidrólise direta de óxido de etileno produz tipicamente um produto de glicol de aproximadamente 90 a 92% em peso de monoetilenoglicol (MEG) (em que o restante é predominantemente dietilenoglicol (DEG), algum trietilenoglicol (TEG) e uma pequena quantidade de homólogos superiores), ao passo que a reação por meio do intermediário de carbonato de etileno produz tipicamente um produto de glicol em excesso de 99% em peso de MEG.
[006] Tentativas foram feitas para simplificar o processo para obter etilenoglicol de óxido de etileno, reduzindo o equipamento que é exigido e reduzindo o consumo de energia. Por exemplo, o documento no GB 2107712 descreve um processo para preparar monoetilenoglicol em que um reator é alimentado diretamente com os gases do reator de epoxidação, em que o óxido de etileno é convertido em carbonato de etileno ou em uma mistura de etilenoglicol e carbonato de etileno.
[007] De modo semelhante, o documento no EP 0776890 descreve um processo em que um absorvedor de óxido de etileno é alimentado com os gases do reator de epoxidação, em que a solução absorvente contém tipicamente carbonato de etileno e etilenoglicol. Um reator de carboxilação é alimentado com óxido de etileno na solução absorvente, e permite-se que o mesmo reaja com dióxido de carbono na presença de um catalisador de carboxilação, tal como um catalisador de carboxilação que contém iodeto. Um reator de hidrólise é alimentado subsequentemente com o carbonato de etileno na solução absorvente, com a adição de água, e o mesmo é submetido à hidrólise na presença de um catalisador de hidrólise, tal como um hidróxido de metal alcalino.
[008] O documento no EP 2178815 descreve um processo deabsorção reativo para preparar monoetilenoglicol, em que um absorvedor é alimentado com os gases do reator de epoxidação e o óxido de etileno entra em contato com um absorvente fraco que compreende pelo menos 20% em peso de água na presença de um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise e a maioria do óxido de etileno é convertida em carbonato de etileno ou etilenoglicol no absorvedor.
[009] Em cada um desses casos, uma corrente de gás de reciclagem que contém gases que não são absorvidos pela corrente absorvente recirculante será produzida do absorvedor de óxido de etileno. Tipicamente, pelo menos uma porção dessa corrente de gás de reciclagem é tratada em uma coluna de absorção de dióxido de carbono e, em seguida, recombinada com qualquer porção da corrente de gás de reciclagem que desvia da coluna de absorção de dióxido de carbono. Em seguida, os gases combinados são reciclados para o reator de epoxidação.
[0010] No entanto, constatou-se que nesses processos em que a reação de carboxilação é realizada no absorvedor de óxido de etileno com o uso de um catalisador de carboxilação que contém iodeto, materiais de decomposição e produtos secundários podem estar presentes na corrente de gás de reciclagem e/ou na corrente absorvente de gordura. Os exemplos de tais materiais de decomposição e produtos secundários incluem impurezas gasosas que contêm iodeto, tais como iodetos de alquila (por exemplo, iodeto de metila, iodeto de etila etc.) e iodeto de vinila.
[0011] Os catalisadores de epoxidação à base de prata usados tipicamente em um reator de epoxidação são suscetíveis a envenenamento de catalisador, em particular, envenenamento por impurezas gasosas que contêm iodeto, tais como iodetos de alquila e iodeto de vinila. O envenenamento de catalisador impacta o desempenho de catalisador de epoxidação, em particular, a seletividade e/ou a atividade e encurta o período de tempo que o catalisador de epoxidação pode permanecer no reator de epoxidação antes de se tornar necessário para trocar o catalisador por um catalisador novo. Consequentemente, é desejável remover tais venenos catalíticos na medida do possível da corrente de gás de reciclagem antes que entre em contato com o catalisador de epoxidação. Por exemplo, o uso de uma zona de purificação ou um leito de guarda a montante de um reator de epoxidação é revelado nos documentos nos EP 2285795, EP 2279182 e EP 2155375.
[0012] Os presentes inventores constaram que a sensibilidade dos catalisadores de epoxidação a determinadas impurezas gasosas que contêm iodeto, particularmente, iodetos de alquila e iodeto de vinila, é ainda maior que o esperado anteriormente. Portanto, os presentes inventores almejaram fornecer sistemas de leito de guarda aprimorados e processos aprimorados para remover determinadas impurezas gasosas que contêm iodeto de uma corrente de gás reciclagem na fabricação de óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol.
SUMÁRIO
[0013] Em conformidade com um aspecto, um processo para produzir óxido de etileno é fornecido, sendo que o processo compreende:colocar pelo menos uma porção de uma corrente de gás reciclagem que compreende uma impureza de iodeto de alquila e uma impureza de iodeto de vinila em contato com um primeiro material de leito de guarda para gerar uma corrente de gás reciclagem parcialmente tratada, sendo que o primeiro material de leito de guarda compreende um primeiro material de suporte e, depositada no primeiro material de suporte, prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso;colocar pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem parcialmente tratada em contato com um segundo material de leito de guarda para gerar uma corrente de gás reciclagem tratada, sendo que o segundo material de leito de guarda compreende um segundo material de suporte, paládio e ouro; ecolocar um gás de alimentação de epoxidação que compreende etileno, oxigênio e pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem tratada com um catalisador de epoxidação para gerar um produto de reação de epoxidação que compreende óxido de etileno.
[0014] Em conformidade com outro aspecto, é fornecido um processo para produzir carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, sendo que o processo compreende:colocar pelo menos uma porção de uma corrente de gás reciclagem que compreende uma impureza de iodeto de alquila e uma impureza de iodeto de vinila em contato com um primeiro material de leito de guarda para gerar uma corrente de gás reciclagem parcialmente tratada, sendo que o primeiro material de leito de guarda compreende um primeiro material de suporte e, depositada no primeiro material de suporte, prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso;colocar pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem parcialmente tratada em contato com um segundo material de leito de guarda para gerar uma corrente de gás reciclagem tratada, sendo que o segundo material de leito de guarda compreende um segundo material de suporte, paládio e ouro;colocar um gás de alimentação de epoxidação que compreende etileno, oxigênio e pelo menos uma porção da corrente de gás de reciclagem tratada em contato com um catalisador de epoxidação para gerar um produto de reação de epoxidação que compreende óxido de etileno; ecolocar pelo menos uma porção do produto de reação de epoxidação que compreende óxido de etileno com absorvente fraco na presença de um catalisador de carboxilação que contém iodeto para gerar uma corrente de absorvente de gordura que compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol e a corrente de gás reciclagem que compreende a impureza de iodeto de alquila e a impureza de iodeto de vinila.
[0015] Além disso, em conformidade com ainda outro aspecto, é fornecido um sistema de reação para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, sendo que o sistema de reação compreende: um ciclo de gás de reciclagem conectado de modo fluido a uma fonte de etileno e oxigênio;um reator de epoxidação que compreende um catalisador de epoxidação, uma entrada e uma saída, sendo que a entrada do reator de epoxidação está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem;um absorvedor de óxido de etileno que compreende um catalisador de carboxilação que contém iodeto, um entrada e uma saída, sendo que a saída do reator de epoxidação é conectada de modo fluido à entrada do absorvedor de óxido de etileno, a saída do absorvedor de óxido de etileno está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem e o absorvedor de óxido de etileno está configurado para produzir uma corrente de gás reciclagem que compreende uma impureza de iodeto de vinila e uma impureza de iodeto de alquila e uma corrente de absorvente de gordura que compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol;um primeiro sistema de leito de guarda que compreende uma entrada, uma saída e um ou mais vasos de leito de guarda que compreendem um primeiro material de leito de guarda que compreende um primeiro material de suporte e, depositada no primeiro material de suporte, prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso, em que a entrada do primeiro sistema de leito de guarda está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem, e o primeiro material de leito de guarda está configurado para remover pelo menos uma porção da impureza de iodeto de alquila de pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem para gerar uma corrente de gás reciclagem parcialmente tratada; eum segundo sistema de leito de guarda que compreende uma entrada, uma saída e um ou mais vasos de leito de guarda que compreendem um segundo material de leito de guarda que compreende um segundo material de suporte, paládio e ouro, sendo que a entrada do segundo sistema de leito de guarda está conectada de modo fluido à saída do primeiro sistema de leito de guarda, a saída do segundo sistema de leito de guarda está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem, e o segundo material de leito de guarda está configurado para remover pelo menos uma porção da impureza de iodeto de vinila de pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem parcialmente tratada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0016] Algumas modalidades exemplificativas específicas da revelação podem ser entendidas referindo-se, em parte, à descrição seguir e aos desenhos anexos.
[0017] As Figuras 1 a 4 são ilustrações esquemáticas que mostram modalidades exemplificativas da presente revelação.
[0018] Embora a presente revelação seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, as modalidades exemplificativas específicas foram mostradas nas Figuras e são descritas no presente documento mais detalhadamente. No entanto, deve-se entender que a descrição de modalidades exemplificativas específicas não está destinada a limitar a invenção às formas particulares reveladas, porém, do contrário, a presente revelação deve abranger todas as modificações e equivalentes, conforme ilustrado, em parte, pelas reivindicações anexas.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0019] Constatou-se que quando o óxido de etileno reage cataliticamente no absorvedor de óxido de etileno na presença de um catalisador de carboxilação que contém iodeto, então, podem ser formadas impurezas gasosas que contêm iodeto que saem do absorvedor de óxido de etileno com a corrente de gás de reciclagem. Essas impurezas gasosas que contêm iodeto, particularmente, iodetos de alquila e iodeto de vinila, podem envenenar o catalisador de epoxidação no reator de epoxidação, até mesmo em múltiplas quantidades.
[0020] O tratamento da corrente de gás de reciclagem colocando-se a corrente em contato com um material de leito de guarda com capacidade para absorver pelo menos parcialmente tais impurezas que contêm iodeto pode reduzir a quantidade de impurezas na corrente de gás de reciclagem e, então, proteger o desempenho do catalisador de epoxidação, em particular, a seletividade e/ou atividade do catalisador, assim como a duração de tempo na qual o catalisador de epoxidação pode permanecer no reator de epoxidação antes que seja necessário trocar o catalisador por um catalisador de epoxidação novo.
[0021] Consequentemente, no presente documento são descritos processos e sistemas associados para produzir óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol em que uma corrente de gás reciclagem compreende uma impureza de iodeto de alquila, tal como iodeto de metila e/ou iodeto de etila, e uma impureza de iodeto de vinila é colocada em contato com um primeiro material de leito de guarda, que compreende prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso depositado em um primeiro material de suporte para reduzir a quantidade da impureza de iodeto de alquila presente na corrente de gás reciclagem e gerar uma corrente de gás reciclagem parcialmente tratada. Em seguida, a corrente de gás reciclagem parcialmente tratada é colocada em contato com um segundo material de leito de guarda, que compreende um segundo material de suporte, paládio e ouro, para reduzir a quantidade da impureza de iodeto de vinila presente na corrente de gás reciclagem parcialmente tratada e gerar uma corrente de gás reciclagem tratada.
[0022] Com o uso dos processos e sistemas revelados no presente documento, a quantidade de impurezas gasosas que contêm iodeto presentes em uma corrente de gás reciclagem é reduzida até os níveis muito baixos que presentes inventores constaram como necessários para que o desempenho do catalisador de epoxidação permaneça substancialmente não afetado pela presença da mesma. Em particular, a quantidade de iodeto de alquila presente em uma corrente de gás reciclagem parcialmente tratada é, de preferência, no máximo 6 ppbv, com mais preferência no máximo 5 ppbv, com ainda mais preferência no máximo 3 ppbv, com ainda mais preferência no máximo 2 ppbv e com máxima preferência no máximo 1 ppbv. Além disso, a quantidade de iodeto de vinila presente em uma corrente de gás reciclagem tratada é, de preferência, no máximo 20 ppbv, de preferência, no máximo 15 ppbv, de preferência, no máximo 10 ppbv, com mais preferência no máximo 5 ppbv, com ainda mais preferência no máximo 4 ppbv, com ainda mais preferência no máximo 3 ppbv e, com máxima preferência, no máximo 1 ppbv. De modo semelhante, a quantidade total de iodeto de alquila e iodeto de vinila presente em uma corrente de gás reciclagem tratada com a qual o reator de epoxidação foi alimentado é, de preferência, no máximo 26 ppbv, de preferência, no máximo 20 ppbv, de preferência, no máximo 16 ppbv, de preferência, no máximo 13 ppbv, de preferência, no máximo 10 ppbv, com mais preferência no máximo 7 ppbv, com ainda mais preferência no máximo 5 ppbv, com máxima preferência no máximo 2 ppbv.
[0023] Referência é feita à Figura 1, que é uma vista esquemática de um sistema de reação (31) para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, de acordo com uma modalidade da presente revelação. O sistema de reação (31) compreende, de modo geral, o reator de epoxidação (4), absorvedor de óxido de etileno (8), primeiro sistema de leito de guarda (18), o segundo sistema de leito de guarda (22) e o absorvedor de dióxido de carbono (26). Ficará claro que a pessoa versada na técnica que como diagramas esquemáticos essas Figuras não mostram todas as entradas, saídas, correntes de reciclagem necessárias etc. que podem estar presentes no sistema de reação. Além disso, nas Figuras no presente documento, conforme será observado, os elementos podem ser adicionados, trocados e/ou eliminados de modo a fornecer qualquer número de modalidades adicionais e a sequência na qual vários componentes de alimentação são introduzidos no processo e os respectivos pontos de introdução dos mesmos, assim como as conexões de fluxo, podem variar em relação ao que foi retratado. Além disso, conforme será observado, a proporção e a escala relativa dos elementos fornecidos na Figura estão destinadas a ilustrar as modalidades da presente revelação e não devem ser interpretadas em um sentido limitante.
[0024] Conforme mostrado na Figura 1, o reator de epoxidação é alimentado com o gás de alimentação de epoxidação (2) (4) por meio de uma entrada, tal como a entrada (3) que está em comunicação fluida com o ciclo de gás de reciclagem. Os componentes de gás de alimentação de epoxidação (2) incluem pelo menos uma porção de corrente de gás de reciclagem tratada (24) e, tipicamente, compreendem adicionalmente etileno, oxigênio, gás de lastro (por exemplo, metano ou nitrogênio) e um modificador de reação (por exemplo, monocloroetano, cloreto de vinila ou dicloroetano), com os quais o ciclo de gás de reciclagem pode ser alimentado por meio de uma ou mais entradas, tais como a entrada (1).
[0025] No reator de epoxidação (4), o etileno reage com oxigênio na presença de um catalisador de epoxidação para gerar a corrente de produto de reação de epoxidação (6), que compreende tipicamente óxido de etileno, etileno e oxigênio não reagidos, modificador de reação, gás de lastro, vários subprodutos da reação de epoxidação (por exemplo, dióxido de carbono e água) e várias impurezas. A corrente de produto de reação de epoxidação (6) sai do reator de epoxidação (4) por meio de uma saída, tal como a saída (5), que está em comunicação fluida com uma entrada de absorvedor de óxido de etileno (8), tal como a entrada (7). De preferência, a corrente de produto de reação de epoxidação (6) é resfriada em um ou mais resfriadores (não mostrados), de preferência, com a geração de vapor d'água em um ou mais níveis de temperatura antes de o absorvedor de óxido de etileno (8) ser alimentado com a mesma.
[0026] O absorvedor de óxido de etileno (8) é alimentado com a corrente de produto de reação de epoxidação (6) e com a corrente de absorvente fraco (11). No absorvedor de óxido de etileno (8), o produto de reação de epoxidação é colocado em contato estreito com o absorvente fraco na presença de um catalisador de carboxilação que contém iodeto e, com mais preferência, na presença de um catalisador de carboxilação que contém iodeto e um catalisador de hidrólise. Pelo menos uma porção, e de preferência substancialmente todo, do óxido de etileno no produto de reação de epoxidação é absorvida no absorvente fraco. A corrente absorvente de gordura (9), que compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, é retirada do absorvedor de óxido de etileno (8) por meio de uma saída, tal como saída (10), e um ou mais reatores de acabamento (não mostrados) podem ser alimentados com a mesma
[0027] Quaisquer gases não absorvidos no absorvedor de óxido de etileno (8) são retirados no topo do absorvedor de óxido de etileno (8), como corrente de gás de reciclagem (13) por meio de uma saída, tal como a saída (12), que está em comunicação fluida com o ciclo de gás de reciclagem. O ciclo de gás de reciclagem compreende interconectar a tubulação entre a saída (12) do absorvedor de óxido de etileno (8) e a entrada (3) do reator de epoxidação (4) e pode, opcionalmente, compreende adicionalmente trocador de calor (trocadores de calor), um separador de vapor-líquido, tal como o separador de vapor-líquido (14) (por exemplo, vaso separador, vaso de vaporização etc.), um compressor de gás de reciclagem, tal como compressor de gás de reciclagem (16), e/ou um absorvedor de dióxido de carbono, tal como o absorvedor de dióxido de carbono (26).
[0028] A corrente de gás reciclagem (13) compreende uma impureza de iodeto de alquila (por exemplo, iodeto de metila e/ou iodeto de etila) e uma impureza de iodeto de vinila devido à presença do catalisador de carboxilação que contém iodeto no absorvedor de óxido de etileno (8) e às condições de reação no mesmo. Tipicamente, a corrente de gás de reciclagem (13) compreende adicionalmente um ou mais dentre etileno, oxigênio, modificador de reação, gás de lastro, dióxido de carbono e água.
[0029] A fim de reduzir a quantidade das impurezas de iodeto, o primeiro sistema de leito de guarda (18) é alimentado com a corrente de gás reciclagem (13) por meio de uma entrada, tal como a entrada (17) que está em comunicação fluida com o ciclo de gás de reciclagem. No primeiro sistema de leito de guarda (18), a corrente de gás reciclagem (13) é colocada em contato com um leito empacotado de um primeiro material de leito de guarda em um vaso de leito de guarda. Conforme mencionado, o primeiro material de leito de guarda compreende um primeiro material de suporte e, depositada no primeiro material de suporte, prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso. Colocando-se a corrente de gás reciclagem (13) em contato com o primeiro material de leito de guarda, pelo menos uma porção da impureza de iodeto de alquila é removida da corrente de gás reciclagem (13) para gerar a corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20), que compreende uma quantidade reduzida da impureza de iodeto de alquila em relação à corrente de gás reciclagem (13). A corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20) sai do primeiro sistema de leito de guarda (18) por meio de uma saída, tal como a saída (19), que está em comunicação fluida com o segundo sistema de leito de guarda (22) por meio de uma entrada, tal como a entrada (21). O segundo sistema de leito de guarda (22) é alimentado com pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20), em que é colocada em contato com um leito empacotado de um segundo material de leito de guarda em um vaso de leito de guarda. Conforme mencionado, o segundo material de leito de guarda compreende um segundo material de suporte, paládio e ouro. Colocando-se a corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20) em contato com o segundo material de leito de guarda, pelo menos uma porção da impureza de iodeto de vinila é removida da corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20) para gerar a corrente de gás reciclagem tratada (24), que compreende uma quantidade reduzida da impureza de iodeto de vinila em relação à corrente de gás reciclagem (13). A corrente de gás reciclagem tratada (24) sai do segundo sistema de leito de guarda (22) por meio de uma saída, tal como a saída (23) que está em comunicação fluida com o ciclo de gás de reciclagem.
[0030] Adequadamente, o primeiro sistema de leito de guarda (18) e o segundo sistema de leito de guarda (22) estão dispostos em série e podem estar localizados em qualquer local no ciclo de gás de reciclagem. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 1, o primeiro sistema de leito de guarda (18) e o segundo sistema de leito de guarda (22) podem estar localizados, de preferência, no ciclo de gás de reciclagem entre a saída (12) do absorvedor de óxido de etileno (8) e uma entrada do absorvedor de dióxido de carbono (26), tal como a entrada (25), e com mais preferência entre uma saída de compressor de gás de reciclagem (16) e a entrada (25) do absorvedor de dióxido de carbono (26). Além disso, conforme mostrado na Figura 1, o primeiro sistema de leito de guarda (18) e o segundo sistema de leito de guarda (22) podem estar localizados, de preferência, no ciclo de gás de reciclagem entre uma saída do separador de vapor-líquido (14), tal como a saída (15), e a entrada (3) do reator de epoxidação (4), e com mais preferência entre a saída (15) do separador de vapor-líquido (14) e a entrada (25) do absorvedor de dióxido de carbono (26). Além disso, conforme mostrado na Figura 1, o primeiro sistema de leito de guarda (18) e o segundo sistema de leito de guarda (22) podem estar localizados, de preferência, no ciclo de gás de reciclagem a montante da entrada (1), em que o ciclo de gás de reciclagem pode ser alimentado com componente adicional (ou componentes adicionais) do gás de alimentação de epoxidação (2), tais como etileno, oxigênio, gás de lastro e/ou um modificador de reação, ou alternativamente, a jusante de tal ponto, conforme mostrado na Figura 3, por exemplo.
[0031] De preferência, conforme mostrado na Figura 1, o absorvedor de dióxido de carbono (26) é alimentado com pelo menos uma porção da corrente de gás de reciclagem tratada (24) por meio de uma entrada, tal como a entrada (25), junto da corrente absorvente recirculante (28). No absorvedor de dióxido de carbono (26), a corrente de gás de reciclagem tratada é colocada em contato com a corrente absorvente recirculante (28). Pelo menos uma porção do dióxido de carbono na corrente de gás de reciclagem tratada é absorvida na corrente absorvente recirculante e é retirada do absorvedor de dióxido de carbono (26) por meio de uma saída, tal como a saída (27). A porção da corrente de gás de reciclagem tratada com a qual o absorvedor de dióxido de carbono (26), porém que não foi absorvida pela corrente absorvente recirculante, sai por meio de uma saída, tal como a saída (29) e é, de preferência, recombinada com qualquer porção da corrente de gás de reciclagem tratada que desviou do absorvedor de dióxido de carbono (26) por meio do desvio (30). A corrente de gás de reciclagem tratada é reciclada para a entrada (3) do reator de epoxidação (4) como um componente de gás de alimentação de epoxidação (2).
[0032] De modo opcional, um ou mais dispositivos de aquecimento ou de resfriamento, tais como um trocador de calor, podem estar presentes no ciclo de gás de reciclagem a fim de alterar a temperatura da corrente de gás reciclagem (13) (por exemplo, de modo a fornecer a corrente de gás reciclagem (13) ao primeiro sistema de leito de guarda (18) a uma temperatura ideal), para alterar a temperatura da corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20) (por exemplo, de modo a fornecer corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20) ao segundo sistema de leito de guarda (22) a uma temperatura ideal), e/ou a fim de alterar a temperatura da corrente de gás reciclagem tratada (24) (por exemplo, de modo a fornecer corrente de gás reciclagem tratada (24) ao reator de epoxidação (4)) ou para qualquer tratamento adicional da corrente de gás reciclagem tratada antes de ser fornecida ao reator de epoxidação (4).
[0033] A Figura 2 é uma vista esquemática de um sistema de reação (31) para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, semelhante à Figura 1 com exceção de que o primeiro sistema de leito de guarda (18) e o segundo sistema de leito de guarda (22) estão posicionados no ciclo de gás de reciclagem a jusante do absorvedor de dióxido de carbono (26). Conforme mostrado na Figura 2, pelo menos a entrada (25) do absorvedor de dióxido de carbono (26) é alimentada com uma porção da corrente de gás de reciclagem (13), ao passo que a porção restante da corrente de gás de reciclagem (13) (caso haja) desvia do absorvedor de dióxido de carbono (26) por meio do desvio (30). A porção da corrente de gás reciclagem com a qual o absorvedor de dióxido de carbono foi alimentado (26), porém, que não absorvida pela corrente absorvente recirculante sai por meio de saída (29), e é recombinada, de preferência, com qualquer porção da corrente de gás reciclagem que desviou do absorvedor de dióxido de carbono (26) por meio do desvio (30), e a entrada (17) do primeiro sistema de leito de guarda (18) é alimentada com a mesma. A corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20) sai do primeiro sistema de leito de guarda (18) por meio da saída (19), e o segundo sistema de leito de guarda (22) por meio de entrada (21) é alimentado com a mesma. A corrente de gás reciclagem tratada (24) sai do segundo sistema de leito de guarda (22) por meio da saída (23), que está em comunicação fluida com o ciclo de gás de reciclagem e é reciclada para a entrada (3) do reator de epoxidação (4) como um componente de gás de alimentação de epoxidação (2).
[0034] A Figura 3 é uma vista esquemática de um sistema de reação (31) para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, semelhante à Figura 2 com exceção de que o primeiro sistema de leito de guarda (18) e o segundo sistema de leito de guarda (22) estão posicionados no ciclo de gás de reciclagem a jusante da entrada (1), em que o ciclo de gás de reciclagem pode ser alimentado com um ou mais componentes adicionais de gás de alimentação de epoxidação (2), tais como etileno, oxigênio, gás de lastro e/ou um modificador de reação, pode ser fornecido ao ciclo de gás de reciclagem.
[0035] A Figura 4 é uma vista esquemática de um sistema de reação (31) para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, semelhante à Figura 1 com exceção de que o primeiro e segundo sistemas de leito de guarda compreendem, cada um, uma pluralidade de vasos de leito de guarda. Conforme mostrado na Figura 4, um primeiro sistema de leito de guarda que compreende dois vasos de leito de guarda (18A) e (18B) que compreendem, cada um, um leito empacotado de um primeiro material de leito de guarda é alimentado com uma corrente de gás reciclagem (13) por meio da entrada (17A). O vaso de leito de guarda (18B) por meio de entrada (17B) é alimentado subsequentemente com a corrente de gás que sai do vaso de leito de guarda (18A) por meio de saída (19A). A corrente de gás reciclagem parcialmente tratada (20) sai do primeiro sistema de leito de guarda por meio da saída (19B), e um segundo sistema de leito de guarda que compreende dois vasos de leito de guarda (21A) e (22B) que compreendem, cada um, um leito empacotado de um segundo material de leito de guarda é alimentado com a mesma por meio da entrada (21A). O vaso de leito de guarda (22B) por meio de entrada (21B) é alimentado subsequentemente com a corrente de gás que sai do vaso de leito de guarda (22A) por meio de saída (23A). A corrente de gás reciclagem tratada (24) sai do segundo sistema de leito de guarda por meio de saída (23B), que está em comunicação fluida com o ciclo de gás de reciclagem. De preferência, o absorvedor de dióxido de carbono (26) é alimentado com pelo menos uma porção da corrente de gás de reciclagem tratada (24) antes que a mesma seja reciclada para a entrada (3) do reator de epoxidação (4) como um componente de gás de alimentação de epoxidação (2).
[0036] Conforme mencionado, os sistemas de reação da presente revelação compreendem dois ou mais sistemas de leito de guarda dispostos em série (por exemplo, um primeiro sistema de leito de guarda, um segundo sistema de leito de guarda etc.), sendo que cada sistema de leito de guarda compreende uma entrada, uma saída e um ou mais vasos de leito de guarda que compreendem, cada um, um leito de material de leito de guarda. De modo adequado, uma entrada de um primeiro sistema de leito de guarda está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem de modo que o primeiro sistema de leito de guarda seja alimentado com pelo menos uma porção de uma corrente de gás reciclagem do absorvedor de óxido de etileno (ou direta ou indiretamente). Dentro do primeiro sistema de leito de guarda, a corrente de gás reciclagem passa através do um ou mais vasos de leito de guarda e entra em contato com um primeiro material de leito de guarda por meio do qual as impurezas de iodeto de alquila são removidas. Uma corrente de gás reciclagem parcialmente tratada é removida de uma saída do primeiro sistema de leito de guarda, e uma entrada de um segundo sistema de leito de guarda é alimentada com a mesma. Dentro do segundo sistema de leito de guarda, a corrente de gás reciclagem parcialmente tratada passa através do um ou mais vasos de leito de guarda e entra em contato com um segundo material de leito de guarda por meio do qual o iodeto de vinila é removido. Uma corrente de gás reciclagem tratada é removida de uma saída do segundo sistema de leito de guarda. A dita corrente de gás reciclagem tratada conterá uma quantidade reduzida de impurezas de iodeto de alquila e de iodeto de vinila em comparação à corrente de gás reciclagem. De modo adequado, a saída do segundo sistema de leito de guarda é conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem de modo que uma entrada do reator de epoxidação seja alimentada com pelo menos uma porção de uma corrente de gás reciclagem tratada do segundo sistema de leito de guarda (ou direta ou indiretamente).
[0037] Cada sistema de leito de guarda compreende, de preferência, dois ou mais vasos de leito de guarda. De modo opcional, cada sistema de leito de guarda compreende mais de dois, por exemplo, três ou quatro, vasos de leito de guarda. O número de vasos de leito de guarda contidos dentro de cada sistema de leito de guarda pode ser igual ou diferente. Dentro de um determinado sistema de leito de guarda, os vasos de leito de guarda podem estar dispostos em paralelo com meios de comutação associados para permitir que o processo seja comutado entre os vasos, desse modo, mantendo uma operação contínua do processo. Alternativamente, os vasos de leito de guarda dentro de um sistema de leito de guarda podem estar dispostos em série ou em série em ordem sequencial, com válvulas associadas, conforme descrito no pedido copendente no EP15200254.9, que é incorporado a título de referência no presente documento.
[0038] Os vasos de leito de guarda adequados para uso na presente revelação incluem qualquer vaso no qual um leito de material de leito de guarda pode ser mantido e através do qual uma corrente de gás pode passar de modo que a corrente de gás entre em contato com o material de leito de guarda. De preferência, o vaso de leito de guarda é um reator de leito fixo, tal como um reator de leito fixo axial, em que a corrente de gás de reciclagem entra em contato com o material de leito de guarda como um fluxo axial; ou um reator de leito fixo de fluxo radial, em que o exterior do leito fixo é alimentado com a corrente de gás de reciclagem a partir da entrada e a mesma passa através leito fixo do centro do vaso de leito de guarda e, em seguida, para uma saída Um reator de leito fixo de fluxo radial é particularmente preferencial devido ao fato de que o mesmo produzirá de modo geral menos queda de pressão por todo o leito de material de leito de guarda. Outros tipos adequados de vasos de leito de guarda ficarão evidentes para as pessoas de habilidade comum na técnica e devem ser consideradas dentro do escopo da presente revelação.
[0039] Sem limitação teórica particular, acredita-se que, colocando-se uma corrente de gás de reciclagem que compreende uma impureza de iodeto de vinila em contato com um material de leito de guarda da presente revelação, pelo menos uma porção da impureza de iodeto de vinila presente na corrente de gás de reciclagem é removida por meios químicos ou físicos incluindo, porém sem limitação, reação com a impureza e absorção da impureza.
[0040] As condições operacionais dentro do um ou mais vasos de leito de guarda no sistema de leito de guarda podem ser ajustadas de acordo com condições de processamento gerais. Além disso, as condições operacionais em cada sistema de leito de guarda podem ser iguais ou diferentes, dependendo, por exemplo, do material de leito de guarda contido no mesmo ou no tipo de impureza que deve ser removido. De modo geral, a pressão no um ou mais vasos de leito de guarda no sistema de leito de guarda é determinada pela pressão do ciclo de gás de reciclagem. De preferência, a pressão operacional pode estar em uma faixa de 1 a 4 MPa (manômetro), com mais preferência, de 2 a 3 MPa (manômetro). Adicionalmente, um vaso de leito de guarda em um sistema de leito de guarda é operado geralmente a uma temperatura elevada (em relação ao ambiente).
[0041] De preferência, o um ou mais vasos de leito de guarda em um primeiro sistema de leito de guarda são operados a uma temperatura de pelo menos 80 °C, com mais preferência pelo menos 100 °C, com ainda mais preferência pelo menos pelo menos 115 °C, com máxima preferência pelo menos 120 °C. Além disso, o um ou mais vasos de leito de guarda em um primeiro sistema de leito de guarda são operados, de preferência, a uma temperatura de no máximo 145 °C, com mais preferência no máximo 140 °C, com máxima preferência no máximo 135 °C, ou de 100 °C a 145 °C, ou de 115 °C a 140 °C, ou de 120 °C a 135 °C.
[0042] De preferência, o um ou mais vasos de leito de guarda em um segundo sistema de leito de guarda são operados a uma temperatura de pelo menos 65 °C, com mais preferência pelo menos 70 °C, com máxima preferência pelo menos 83 °C. Além disso, o um ou mais vasos de leito de guarda em um segundo sistema de leito de guarda são operados, de preferência, a uma temperatura de no máximo 95 °C, com mais preferência no máximo 90 °C, com máxima preferência no máximo 87 °C, ou de 65 °C a 95 °C, ou de 70 °C a 90 °C, ou de 83 °C a 87 °C.
[0043] Cada vaso de leito de guarda compreende um leito de material de leito de guarda. É preferencial que todos os vasos de leito de guarda dentro de um único sistema de leito de guarda contenham o mesmo material de leito de guarda. As dimensões de leito adequadas de um leito de material de leito de guarda podem ser determinadas prontamente com o uso de princípios de engenharia conhecidos. De preferência, um vaso de leito de guarda compreende um material de leito de guarda presente em um leito que está dimensionado para fornecer um tempo de contato do material de leito de guarda com a corrente de gás de entrada que é suficiente para fornecer o grau desejado de remoção da impureza de iodeto de alquila e/ou de iodeto de vinila da corrente de gás.
[0044] Em conformidade com a presente revelação, um ou mais vasos de leito de guarda em um primeiro sistema de leito de guarda compreendem um primeiro material de leito de guarda que compreende um primeiro material de suporte e, depositada no primeiro material de suporte, prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso. De modo adequado, o primeiro material de suporte pode compreender alumina, titânia, zircônia, sílica, carbono ativado ou qualquer combinação dos mesmos. De preferência, o primeiro material de suporte compreende alumina, em particular, gama- alumina. Um primeiro material de suporte adequado pode ter uma área de superfície maior que 20 m2/g, em relação ao peso do material de suporte, ou pelo menos 25 m2/g, ou pelo menos 50 m2/g, ou pelo menos 75 m2/g, ou pelo menos 100 m2/g, ou pelo menos 125 m2/g, ou no máximo 1200 m2/g, ou no máximo 500 m2/g, ou no máximo 300 m2/g, ou no máximo 200 m2/g, ou no máximo 175 m2/g, ou de 20 m2/g a 1200 m2/g, ou de 50 m2/g a 500 m2/g, ou de 75 m2/g a 300 m2/g, ou de 100 m2/g a 200 m2/g, ou de 125 m2/g a 175 m2/g, na mesma base. Conforme usado no presente documento, “área de superfície” entende-se como referência à área de superfície do material de suporte conforme medido em conformidade com o método B.E.T. (Brunauer, Emmett and Teller), conforme descrito detalhadamente em Brunauer, S., Emmet, P. Y. e Teller, E., J. Am. Chem. Soc., 60, páginas 309 a 316 (1938).
[0045] Os formatos adequados para um material de suporte incluem qualquer um dentre uma ampla variedade de formatos conhecidos para tais materiais, que incluem, porém sem limitação, partículas, pílula, fatias, comprimidos, peças, péletes, anéis, esferas, rodas de vagões, corpos trapezoidais, roscas, ânfora, anéis, anéis de Raschig, formato alveolar, monólitos, selins, cilindros, cilindros ocos, cilindros com múltiplos lóbulos, cilindros ocos divididos transversalmente (por exemplo, cilindros que têm pelo menos uma divisão que se estende entre as paredes), cilindros que têm canais de gás de parede lateral a parede lateral, cilindros que têm dois ou mais canais de gás e estruturas com nervuras ou aletas. Embora os cilindros sejam muitas vezes circulares, outros cortes transversais, tais como oval, hexagonal, quadrilateral, trilateral e com múltiplos lóbulos podem ser úteis. De preferência, o primeiro material de suporte é esférico. Conforme usado no presente documento, o termo “esférico” se refere a um material de suporte que, quando observado sob um microscópio eletrônico de varredura, tem uma relação entre um eixo geométrico maior e um eixo geométrico menor de 1,0 a 1,25. De preferência, o primeiro material de suporte é um material de suporte esférico e tem um diâmetro menor que 2 mm ou 1,8 mm ou menos, ou 1,6 mm ou menos, ou 1,5 mm ou menos, ou 1,3 mm ou menos, ou 1,0 mm ou menos, ou a diâmetro de 0,25 mm a menor que 2 mm, ou de 0,5 mm a menor que 2 mm, ou de 0,75 mm a menor que 2 mm, ou de 1 mm a menor que 2 mm, ou de 0,25 mm a 1,5 mm, ou de 0,5 mm a 1,5 mm, ou de 0,75 mm a 1,5 mm, ou de 1 mm a 1,5 mm.
[0046] O primeiro material de leito de guarda compreende adicionalmente prata, que é depositada no primeiro material de suporte, em uma quantidade de pelo menos 2% em peso e no máximo 10% em peso, calculado como a quantidade de prata em relação ao peso total do primeiro material de leito de guarda. De preferência, o primeiro material de leito de guarda compreende prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso, ou de 2% a 9% em peso, ou de 2% a 8% em peso, ou de 2% a 7% em peso, ou de 2% a 6% em peso, ou de 3% a 9%, ou de 3% a 8%, ou de 3% a 7%, ou de 3% a 6%, ou de 4% a 8% em peso, ou de 4,5% a 7% em peso, ou no máximo 8% em peso, ou no máximo 7% em peso, ou no máximo 6% em peso, na mesma base. Embora seja possível um primeiro material de leito de guarda compreende prata em uma quantidade em excesso de 10% em peso, é preferencial empregar a prata em uma quantidade de 10% em peso ou menos, visto que pouco a nenhum benefício é derivado da maior adição de prata.
[0047] De modo opcional, o primeiro material de leito de guarda compreende adicionalmente pelo menos um dentre um metal alcalino, um metal alcalino terroso ou uma combinação dos mesmos. De preferência, o metal alcalino pode ser selecionado a partir de sódio, potássio, lítio, rubídio, césio e combinações dos mesmos, em particular, sódio e potássio. De preferência, o metal alcalino terroso pode ser selecionado a partir de cálcio, magnésio, estrôncio, bário e combinações dos mesmos. A forma específica na qual um metal alcalino e/ou alcalino terroso é fornecido não é limitada e pode incluir qualquer uma dentre uma ampla variedade de formas conhecidas. Por exemplo, o metal alcalino e/ou alcalino terroso pode ser fornecido adequadamente como um íon (por exemplo, cátion) ou como um composto (por exemplo, sais de metal alcalino, sais de metal alcalino terroso etc.). De modo geral, os compostos adequados são aqueles que podem ser solubilizados em um solvente apropriado, tal como um solvente que contém água. Sem limitação teórica, acredita-se que os metais alcalinos ou alcalinos terrosos reduzem a quantidade de locais ácidos presentes na superfície do material de suporte que pode reagir com um hidrocarboneto, tal como etileno, o que forma subprodutos indesejáveis.
[0048] Conforme será observado pelas pessoas versadas na técnica, embora uma forma específica de um metal alcalino e/ou alcalino terroso possa ser fornecida durante preparação do primeiro material de leito de guarda, é possível que durante as condições de preparação do primeiro material de leito de guarda e/ou durante uso, a forma particular inicialmente presente pode ser convertida em outra forma. De fato, uma vez depositado no material de suporte e/ou durante uso do primeiro material de leito de guarda, a forma específica do metal alcalino e/ou alcalino terroso pode não ser conhecida. Além disso, em muitas ocorrências, as técnicas analíticas podem não ser suficientes para identificar com precisão a forma que está presente. Consequentemente, a presente revelação não está destinada a ser limitada pela forma exata do metal alcalino e/ou alcalino terroso que possa, por fim, existir no primeiro material de leito de guarda durante uso. Adicionalmente, deve-se entender que embora um composto particular possa ser usado durante preparação (por exemplo, hidróxido de potássio é adicionado a uma solução de impregnação), é possível que um contraíon adicionado durante preparação do primeiro material de leito de guarda possa não estar presente no primeiro material de leito de guarda acabado (por exemplo, um primeiro material de leito de guarda produzido com o uso de uma solução de impregnação que compreende hidróxido de potássio pode ser analisado para verificar se contém potássio, porém não hidróxido no primeiro material de leito de guarda acabado).
[0049] Quando incluído, um metal alcalino, um metal alcalino terroso ou uma combinação dos mesmos pode ser depositado no primeiro material de suporte em uma quantidade de pelo menos 0,1% em peso e, no máximo, 5% em peso, calculado como a quantidade do elemento em relação ao peso total do primeiro material de leito de guarda. De preferência, o primeiro material de leito de guarda compreende um metal alcalino, um metal alcalino terroso ou uma combinação dos mesmos em uma quantidade de 0,1% a 5% em peso, ou de 0,2% a 4% em peso, ou de 0,3% a 3% em peso, ou de 0,4% a 2% em peso, ou de 0,5% a 1% em peso ou pelo menos 0,1% em peso, ou pelo menos 0,2% em peso, ou pelo menos 0,3% em peso, ou pelo menos 0,4% em peso, ou pelo menos 0,5% em peso, ou no máximo 5%, ou no máximo 4%, ou no máximo 3%, ou no máximo 2%, na mesma base. A título de conveniência, a quantidade do metal alcalino ou alcalino terroso depositado em um primeiro material de suporte é medida como o elemento, independentemente da forma na qual está presente. Embora seja possível que um primeiro material de leito de guarda compreenda um metal alcalino, um metal alcalino terroso ou uma combinação dos mesmos em excesso de 5% em peso, é preferencial empregar um metal alcalino, um metal alcalino terroso ou uma combinação dos mesmos em uma quantidade de 5% em peso ou menos, visto que pouco a nenhum benefício é derivado da adição maior de um metal alcalino, um metal alcalino terroso ou uma combinação dos mesmos.
[0050] Deve-se entender que a quantidade de metal alcalino e/ou alcalino terroso depositada no primeiro material de suporte não é necessariamente a quantidade total de metal alcalino e/ou alcalino terroso presente no primeiro material de leito de guarda. Em vez disso, a quantidade depositada reflete a quantidade que foi adicionada ao material de suporte (por exemplo, por meio de impregnação). Desse modo, a quantidade de metal alcalino e/ou alcalino terroso depositada no material de suporte não inclui qualquer quantidade de metais alcalinos e/ou alcalinos terrosos que podem estar travados no material de suporte, por exemplo, por meio de calcinação, ou que não estão passíveis de extração em um solvente adequado, tal como água ou alcanol ou amina inferior ou misturas dos mesmos. Entende-se também que a fonte do metal alcalino e/ou alcalino terroso pode ser o próprio material de suporte. Ou seja, o material de suporte pode conter quantidades passíveis de extração de um metal alcalino e/ou alcalino terroso que pode ser extraída com um solvente adequado, tal como água ou alcanol inferior, desse modo, preparando uma solução da qual o metal alcalino e/ou alcalino terroso pode ser depositado ou redepositado no material de suporte.
[0051] Os métodos bem conhecidos podem ser empregados para analisar as quantidades de prata e metal alcalino e/ou alcalino terroso depositadas no material de suporte. A pessoa versada na técnica pode empregar, por exemplo, saldos de material para determinar as quantidades desses componentes depositados. Como exemplo, caso o material de suporte seja pesado antes ou após a deposição de prata e de um metal alcalino ou alcalino terroso, então, a diferença nos dois pesos será igual à quantidade de prata e o metal alcalino ou alcalino terroso depositado no material de suporte, a partir do qual a quantidade do metal alcalino e/ou alcalino terroso depositado pode ser calculada. Adicionalmente, a quantidade da prata e metal alcalino e/ou alcalino terroso depositado pode ser calculada com base na razão da concentração de prata e de metal alcalino ou alcalino terroso incluída na solução de impregnação (ou soluções de impregnação) e no peso total no primeiro material de leito de guarda acabado.
[0052] Alternativamente, a quantidade de um metal alcalino e/ou alcalino terroso depositada no material de suporte também pode determinada por métodos de lixiviação, em que a quantidade de produtos passíveis de lixiviação metálicos presentes no material de suporte e a quantidade de produtos passíveis de lixiviação metálicos presentes no primeiro material de leito de guarda são determinadas independentemente, e a diferença entre as duas medições refletem a quantidade total de metal alcalino ou alcalino terroso depositada no material de suporte. Como exemplo, a quantidade de um metal alcalino depositado em um material de suporte pode ser determinada lixiviando-se separadamente uma amostra de 10 gramas do material de suporte e uma amostra de 10 gramas do primeiro material de leito de guarda com 100 ml de 10% com ácido nítrico por 30 minutos a 100 °C (0,1 MPa (1 atm)) e determinando-se a quantidade do metal alcalino presente nos extratos com o uso de técnicas de espectroscopia de Absorção Atômica padrão. A diferença nas medições entre o material de suporte e o primeiro material de leito de guarda refletem a quantidade do metal alcalino depositado no material de suporte.
[0053] A maneira específica na qual um primeiro material de leito de guarda é preparado é geralmente não limitada e, portanto, qualquer método preparativo pode ser usado, desde que a prata e, opcionalmente, o metal alcalino e/ou alcalino terroso sejam depositados no material de suporte de maneira adequada. De modo geral, um primeiro material de leito de guarda pode ser preparado colocando-se (por exemplo, impregnação) um primeiro material de suporte com uma ou mais soluções que compreendem prata e, opcionalmente, pelo menos um dentre um metal alcalino, um metal alcalino terroso ou uma combinação dos mesmos; e subsequentemente depositar prata e o metal alcali e/ou alcalino (caso presente) no material de suporte, tipicamente aquecendo-se o material de suporte impregnado. Para maior descrição de métodos de impregnação, a referência pode ser feita às Patentes no U.S. 4761394, 4766105, 5380697, 5739075, 6368998 e 6656874, que são incorporadas no presente documento a título de referência. Além disso, para revelação adicional em relação aos primeiros materiais de leito de guarda adequados, a referência pode ser feita ao pedido copendente no EP15200267.1, que está incorporada a título de referência no presente documento.
[0054] Em um segundo sistema de leito de guarda, o um ou mais vasos de leito de guarda compreendem um segundo material de leito de guarda que compreende um segundo material de suporte, paládio (Pd) e ouro (Au). Com relação aos segundos materiais de suporte, tais materiais de suporte são conhecidos de modo geral na técnica. O material de suporte específico usado no segundo material de leito de guarda não é particularmente limitado e, portanto, quaisquer um dos materiais de suporte convencionais usados até presente data para a preparação de catalisadores de paládio-ouro, que são usados tipicamente na produção de acetato de vinila pela reação de fase em vapor de etileno, ácido acético e oxigênio podem ser usados. Ilustrativos de tais materiais de suporte são aqueles que compreendem sílica, alumina, sílica-alumina, gel de sílica, ácido silícico, silicatos, carbeto de silício, titânia, zircônia, trióxido de tungstênio, púmice, magnésia, zeólitos e combinações dos mesmos. De preferência, o segundo material de suporte compreende sílica e pode não compreender adicionalmente alumina. Nessas modalidades, o teor de sílica do segundo material de suporte pode ser pelo menos 50% em peso, mais tipicamente pelo menos 90 % em peso, com base no peso do material de suporte. Frequentemente, o teor de sílica do segundo material de suporte é no máximo 99,99% em peso, com mais frequência, no máximo 99,9 % em peso, na mesma base.
[0055] Os formatos adequados para um material de suporte incluem qualquer um dentre uma ampla variedade de formatos conhecidos para tais materiais, que incluem, porém sem limitação, partículas, pílula, fatias, comprimidos, peças, péletes, anéis, esferas, rodas de vagões, corpos trapezoidais, roscas, ânfora, anéis, anéis de Raschig, formato alveolar, monólitos, selins, cilindros, cilindros ocos, cilindros com múltiplos lóbulos, cilindros ocos divididos transversalmente (por exemplo, cilindros que têm pelo menos uma divisão que se estende entre as paredes), cilindros que têm canais de gás de parede lateral a parede lateral, cilindros que têm dois ou mais canais de gás e estruturas com nervuras ou aletas. Embora os cilindros sejam muitas vezes circulares, outros cortes transversais, tais como oval, hexagonal, quadrilateral, trilateral e com múltiplos lóbulos podem ser úteis. Adicionalmente, o tamanho do segundo material de suporte geralmente não é limitado e pode incluir qualquer tamanho adequado para uso em um vaso de leito de guarda. De preferência, o segundo material de suporte está na forma de partículas ou esferas que têm um diâmetro de cerca de 2 a 10 mm ou de 3 a 9 mm ou de 4 a 7 mm.
[0056] O segundo material de leito de guarda adequado compreende adicionalmente paládio em uma quantidade de pelo menos 0,1% em peso e no máximo 3% em peso, calculado como a quantidade de paládio em relação ao peso total do segundo material de leito de guarda. De preferência, o segundo material de leito de guarda compreende paládio em uma quantidade de 0,1% a 3% em peso, ou de 0,5% a 2,5% em peso, ou de 0,5% a 2,2% em peso, ou de 0,8% a 2,2% em peso, ou de 1% a 2% em peso, ou no máximo 3% em peso, ou no máximo 2,5% em peso, ou no máximo 2,2% em peso, ou no máximo 2% em peso, na mesma base. Conforme usado no presente documento, a menos que especificado de outro modo, o peso total do segundo material de leito de guarda é entendido como referência ao peso do material de suporte e todos os componentes depositados nos mesmos, incluindo paládio e ouro.
[0057] Além do paládio, o segundo material de leito de guarda compreende adicionalmente ouro em uma quantidade de pelo menos 0,1% em peso e no máximo 3% em peso, calculado como a quantidade de ouro em relação ao peso total do segundo material de leito de guarda. De preferência, o segundo material de leito de guarda compreende ouro em uma quantidade de 0,1% a 3% em peso, ou de 0,1% a 2,5% em peso, ou de 0,5% a 2% em peso, ou de 0,5% a 1,5% em peso, ou de 0,7% a 1,2% em peso, ou de 0,5% a 1% em peso, ou de 0,7% a 1% em peso, ou no máximo 3% em peso, ou no máximo 2,5% em peso, ou no máximo 2% em peso, ou no máximo 1,5% em peso, ou no máximo 1% em peso, na mesma base. Um exemplo de um segundo material de leito de guarda adequado é KL7905, que é um material esférico que compreende paládio e ouro em um suporte de sílica comercialmente disponível junto à CRI Catalyst.
[0058] A maneira específica na qual um segundo material de leito de guarda é preparado e, portanto, qualquer método preparativo conhecido pode ser usado, desde que o paládio e ouro sejam fornecidos no material de suporte de maneira adequada. De modo geral, um segundo material de leito de guarda pode ser representado impregnando-se um segundo material de suporte com uma ou mais soluções aquosas de impregnação que compreendem paládio e ouro. Além disso, um material de suporte impregnado pode, opcionalmente, entrar em contato com um agente de precipitação a fim de precipitar o paládio e/ou ouro de tal solução de impregnação (ou soluções de impregnação) e/ou entrar em contato com um agente redutor a fim de converter o paládio e/ou ouro em espécies metálicas. Conforme usado no presente documento, uma frase “que impregna um material de suporte com uma ou mais soluções de impregnação aquosas que compreendem paládio e ouro” e a terminologia semelhante ou cognata significam que o material de suporte é impregnado em uma única etapa ou em múltiplas etapas com uma solução de impregnação aquosa que compreende paládio e ouro; ou em múltiplas etapas com duas ou mais soluções de impregnação aquosas, em que cada solução de impregnação aquosa compreende pelo menos um componente selecionado a partir de paládio e ouro, desde que o paládio e ouro sejam constatados individualmente em pelo menos uma dentre as soluções de impregnação aquosas. Além disso, conforme é conhecido na técnica, a sequência de contato com o material de suporte com uma ou mais soluções de impregnação aquosas que compreende paládio e ouro pode variar. Desse modo, a impregnação de paládio e ouro pode ser efetuada de modo coincidente ou sequencial. De modo mais detalhado, os materiais e métodos aplicáveis podem incluir aqueles revelados nos documentos nos U.S. 4048096, U.S. 5179057, U.S. 5189004, U.S. 7425647, WO 1999008790 e WO 1999008791, que são incorporados no presente documento a título de referência. Além disso, para revelação adicional em relação aos segundos materiais de leito de guarda, a referência pode ser feita ao pedido copendente no EP15200272.1, que é incorporado a título de referência no presente documento.
[0059] De modo opcional, um segundo material de suporte ser lavado e/ou tratado antes ou subsequente à impregnação. Qualquer método conhecido na técnica para lavagem e/ou tratamento pode ser usado em conformidade com a presente revelação, desde que tal método não afete negativamente o desempenho do segundo material de leito de guarda. A referência é feita às Patentes nos U.S. 7030056 e 7425647 que são incorporadas no presente documento a título de referência.
[0060] Embora os segundos materiais de leito de guarda adequados para uso no presente documento sejam preparados tipicamente impregnando- se um segundo material de suporte com uma ou mais soluções aquosas (denominadas de “solução de impregnação aquosa” (ou soluções de impregnação aquosas)) que compreende paládio e ouro, a presente revelação não está destinada a ser limitada a qualquer método de preparação particular. Consequentemente, qualquer método preparativo conhecido pode ser usado desde que o paládio, ouro e quaisquer outros componentes opcionais (caso haja) sejam fornecidos no segundo material de suporte de maneira adequada.
[0061] Em seguida da impregnação do segundo material de suporte com uma ou mais soluções aquosas de impregnação, o segundo material de suporte pode ser colocado opcionalmente em contato com um agente de precipitação. Um agente de precipitação adequado pode incluir, por exemplo, silicatos de metal alcalino, hidróxidos de metal alcalino, bicarbonatos de metal alcalino, carbonatos de metal alcalino e combinações dos mesmos. Os metais alcalinos adequados são lítio, sódio, potássio e combinações dos mesmos. De preferência, o agente de precipitação é silicato de sódio, tal como metassilicato de sódio e metassilicato de sódio hidratado. Os agentes de precipitação e os métodos de precipitação adequados são conhecidos das Patentes nos U.S. 4048096, 5179057, 5189004, 7030056 e 7425647, que são incorporados no presente documento a título de referência.
[0062] De modo opcional, em seguida da impregnação do segundo material de suporte com a uma ou mais soluções de impregnação aquosas ou após a precipitação, o suporte pode ser colocado em contato com um agente redutor. Um agente redutor adequado pode incluir, por exemplo, diborano; aminas, tal como amônia e hidrazina; ácidos carboxílicos e sais dos mesmos, tais como ácido oxálico, oxalato de potássio, ácido fórmico, formato de potássio, citrato de amônio; aldeídos, tais como formaldeído, acetaldeído; peróxido de hidrogênio; açúcares de redução, tais como glicose; álcoois diferentes açúcares de redução, tais como metanol e etanol; fenóis poli- hídricos, tais como hidroquinona e catecol; hidrogênio; monóxido de carbono; olefinas, tais como etileno, propeno e isobuteno; boro-hidreto de sódio; e combinações dos mesmos. Os agentes redutores e métodos de redução adequados são conhecidos da Patente nos U.S. 4048096, 5179057, 5189004, 7030056 e 7425647, que são incorporadas no presente documento a título de referência.
[0063] Em outra modalidade, paládio e ouro são precipitados e reduzidos a espécies metálicas em uma etapa, em seguida, por exemplo, procedimentos, conforme revelado nos documentos nos WO 1999008790 e WO 1999008791, que são incorporados no presente documento a título de referência.
[0064] De modo opcional, segundos materiais de leito de guarda adequados para uso no presente documento podem compreender adicionalmente um metal alcalino. Tipicamente, tal segundo material de leito de guarda pode ser preparado separado impregnando-se um segundo material de suporte (ou o segundo material de leito de guarda que compreende paládio e ouro) com uma fonte de um metal alcalino, tal como aqueles revelado nas Patentes nos U.S. 4048096, 5179057 e 5189004, que são incorporados no presente documento a título de referência. As fontes adequadas de um metal alcalino incluem, por exemplo, carbonatos de metal alcalino e carboxilatos de metal alcalino. O carboxilato de metal alcalino é derivado tipicamente de um ácido monocarboxílico, tal como ácido butírico, ácido propiônico e, de preferência, ácido acético. O metal alcalino pode ser qualquer um dentre lítio, sódio, potássio, rubídio e césio. De preferência, o metal alcalino é potássio. O carboxilato de metal alcalino é acetato de potássio. A quantidade do carboxilato de metal alcalino é tipicamente de modo que o teor de metal alcalino do segundo material de leito de guarda esteja na faixa de 0,1 a 5 mol/kg, com mais preferência de 0,2 a 2 mol/kg, por exemplo 340 mmol/kg, ou 585 mmol/kg, ou 765 mmol/kg, ou 1.560 mmol/kg.
[0065] De modo opcionalmente, em determinados estágios da preparação do segundo material de leito de guarda pode ser desejável para realizar uma etapa de secagem. A secagem é realizada tipicamente a uma temperatura na faixa de 50 a 300 °C, mais tipicamente, na faixa de 80 a 150 °C, por exemplo 90 °C, ou 115 °C, ou 120 °C, com o uso de um gás inerte, tal como nitrogênio ou hélio ou ar.
[0066] Os processos da presente revelação compreendem adicionalmente um colocar um gás de alimentação de epoxidação que compreende etileno, oxigênio e pelo menos uma porção da corrente de gás de reciclagem tratada em contato com um catalisador de epoxidação para gerar um produto de reação de epoxidação que compreende óxido de etileno. Embora um processo de epoxidação possa ser realizado de várias maneiras, é preferencial realizar o processo de epoxidação como um processo contínuo em fase gasosa, em que um gás de alimentação de epoxidação é colocado em contato com um catalisador de epoxidação na fase gasosa e um reator de epoxidação. A descrição a seguir fornece detalhes adicionais do catalisador de epoxidação, reator de epoxidação, gás de alimentação de epoxidação e do processo de epoxidação.
[0067] Os catalisadores de epoxidação adequados que podem ser empregados são conhecidos na técnica e compreende geralmente um carreador, e depositados do carreador, prata e opcionalmente, um ou mais promotores, tal como um promotor de rênio, um promotor de metal alcalino etc. As técnicas preparativas detalhadas para carreadores e catalisadores de epoxidação são conhecidas geralmente na técnica. Para uma revelação adicional em relação aos catalisadores de epoxidação adequados e técnica preparativas, a referência pode ser feita, por exemplo, às Patentes nos U.S. 4761394, 8921586 e 8932979 e às Patentes nos U.S. 20080281118 e 20110034710, que são incorporadas no presente documento a título de referência.
[0068] Um reator de epoxidação adequado para uso nos sistemas e processos da presente revelação podem ser qualquer vaso de reator usados para reagir etileno e oxigênio na presença de um catalisador de epoxidação e compreende uma entrada que está em comunicação fluida com o ciclo de gás de reciclagem e compreende adicionalmente uma saída que está em comunicação fluida com uma entrada de um absorvedor de óxido de etileno. Os reatores de epoxidação adequados podem incluir qualquer um dentre uma ampla variedade de vasos de reator conhecidos, tal como um reator de leito fixo (por exemplo, um reator de leito fixo tubular), um reator de tanque agitado contínuo (CSTR), um reator de leito de fluido etc. Adicionalmente, uma pluralidade de reatores de epoxidação pode ser usada em paralelo. Um exemplo comercial de um reator de epoxidação adequado é um trocador de calor do tipo envoltório e tubo que compreende uma pluralidade de tubos de reator, em que o envoltório contém um refrigerante para regular a temperatura do reator de epoxidação e em que a pluralidade de tubos são tubos paralelos alongados que contêm o catalisador de epoxidação.
[0069] Em conformidade com a presente revelação, um gás de alimentação de epoxidação compreende etileno, oxigênio e um corrente de gás de reciclagem tratada. Opcionalmente, o gás de alimentação de epoxidação pode compreender adicionalmente dióxido de carbono, um gás de lastro, um modificador de reação e uma combinação dos mesmos. Conforme usado no presente documento, o termo “gás de alimentação de epoxidação” se refere à totalidade da corrente de gás alimentada na entrada do reator de epoxidação que pode ser compreendida adequadamente de uma combinação de uma ou mais correntes de gás, tais como uma corrente de etileno, uma corrente de oxigênio, uma corrente de gás de reciclagem tratada etc. Além disso, deve-se entender que as concentrações discutidas abaixo de componentes de alimentação individuais no gás de alimentação de epoxidação refletem a concentração total desse componente no gás de alimentação de epoxidação, independentemente da fonte (ou fontes).
[0070] O etileno pode estar presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração que pode variar em uma ampla faixa. No entanto, o etileno está tipicamente presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de pelo menos 5% em mol, em relação ao total de gás de alimentação de epoxidação, ou pelo menos 8% em mol, ou pelo menos 10% em mol, ou pelo menos 12% em mol, ou pelo menos 14% em mol, ou pelo menos 20% em mol, ou pelo menos 25% em mol, na mesma base De modo semelhante, o etileno está tipicamente presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de no máximo 65% em mol, ou no máximo 60% em mol, ou no máximo 55% em mol, ou no máximo 50% em mol, ou no máximo 48% em mol, na mesma base Em algumas modalidades, o etileno pode estar presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de 5% em mol a 60% em mol, em relação ao total de gás de alimentação de epoxidação, ou de 10% em mol a 50% em mol, ou de 12% em mol a 48% em mol, na mesma base
[0071] Além do etileno, o gás de alimentação de epoxidação compreende adicionalmente oxigênio, que pode ser fornecido ou como oxigênio puro ou ar. Consultar W. E. Evans, J. M. Kobe, M. F. Lemanski e R. L. June, “Industrial Epoxidation Processes”, Encyclopedia of Catalysis (Wiley-Interscience), Volume 3, página 246 (2003). Em um processo à base de ar, ar ou ar enriquecido com oxigênio é empregado, ao passo que em um processo à base de oxigênio, oxigênio de alta pureza (pelo menos 95% em mol) ou oxigênio de pureza muito alta (pelo menos 99,5% em mol) é empregado. A referência pode ser feita à Patente no 6040467, incorporada a título de referência no presente documento, para descrição adicional de processos de epoxidação à base de oxigênio. Atualmente, a maioria das usinas de epoxidação se baseiam em oxigênio, o que é preferencial. Tipicamente, nos processos à base de oxigênio, o gás de alimentação de epoxidação compreende adicionalmente um gás de lastro, que será discutido mais detalhadamente a seguir, para manter a concentração de oxigênio abaixo do nível máximo permitido por considerações de inflamabilidade.
[0072] De modo geral, a concentração de oxigênio no gás de alimentação de epoxidação deve ser menor que a concentração de oxigênio que formaria uma mistura inflamável ou na entrada ou na saída do reator de epoxidação nas condições de operação prevalecentes. Muitas vezes, na prática, a concentração de oxigênio no gás de alimentação de epoxidação pode não ser maior que uma porcentagem pré-definida (por exemplo, 95%, 90% etc.) de oxigênio que forma uma mistura inflamável ou na entrada ou na saída do reator de epoxidação nas condições de operação prevalecentes. Embora a concentração de oxigênio possa variar em uma ampla faixa, a concentração de oxigênio no gás de alimentação de epoxidação é tipicamente pelo menos 0,5% em mol, em relação ao total gás de alimentação de epoxidação, ou pelo menos 1% em mol, ou pelo menos 2% em mol, ou pelo menos 3% em mol, ou pelo menos 4% em mol, ou pelo menos 5% em mol, na mesma base De modo semelhante, a concentração de oxigênio do gás de alimentação de epoxidação é tipicamente no máximo 20% em mol, em relação ao total gás de alimentação de epoxidação, ou no máximo 15% em mol, ou no máximo 12% em mol, ou no máximo 10% em mol, na mesma base. Em algumas modalidades, o oxigênio pode estar presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de 1% em mol a 15% em mol, em relação ao total de gás de alimentação de epoxidação, ou de 2% em mol a 12% em mol, ou de 3% em mol a 10% em mol, na mesma base. Tipicamente, à medida que a concentração de oxigênio no gás de alimentação de epoxidação aumenta, a temperatura operacional exigida diminui. No entanto, conforme mencionado anteriormente, na prática, inflamabilidade é geralmente o fator limitante para a concentração máxima de oxigênio no gás de alimentação de epoxidação. Consequentemente, a fim de permanecer fora do regime inflamável, a concentração de oxigênio do gás de alimentação de epoxidação pode ser diminuída à medida que a concentração de etileno do gás de alimentação de epoxidação é aumentada. Uma pessoa versada na técnica tem capacidade para determinar uma concentração adequada de oxigênio como incluída no gás de alimentação de epoxidação, considerando, por exemplo, a composição de gás de alimentação de epoxidação geral, junto das outras condições de operação, tais como a pressão e temperatura.
[0073] Opcionalmente, o gás de alimentação de epoxidação pode compreender adicionalmente dióxido de carbono. Quando presente, o dióxido de carbono está tipicamente presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de 0,10% em mol ou maior, em relação ao total de gás de alimentação de epoxidação, ou 0,12% em mol ou maior, ou 0,15% em mol ou maior, ou 0,17% em mol ou maior, ou 0,20% em mol ou maior, ou 0,22% em mol ou maior, ou 0,25% em mol ou maior, na mesma base De modo semelhante dióxido de carbono está geralmente presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de no máximo 10% em mol, em relação ao total gás de alimentação de epoxidação, ou no máximo 8% em mol, ou no máximo 5% em mol, ou no máximo 3% em mol, ou no máximo 2,5% em mol, na mesma base Em algumas modalidades, o dióxido de carbono pode estar presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de 0,10% em mol a 10% em mol, em relação ao total de gás de alimentação de epoxidação, ou de 0,15% em mol a 5% em mol, ou de 0,20% em mol a 3% em mol, ou de 0,25% em mol a 2,5% em mol, na mesma base. O dióxido de carbono é produzido como um subproduto da reação de epoxidação e é introduzido tipicamente no gás de alimentação de epoxidação como um componente da corrente de gás de reciclagem tratada. O dióxido de carbono tem geralmente um efeito adverso no desempenho do catalisador, em que a temperatura de operação aumenta à medida que a concentração de dióxido de carbono presente no gás de alimentação de epoxidação aumenta. Consequentemente, na produção comercial de óxido de etileno, é comum que pelo menos uma porção do dióxido de carbono seja removida continuamente (por exemplo, por meio de um absorvedor de dióxido de carbono) a fim de manter a concentração de dióxido de carbono no gás de alimentação de epoxidação em um nível aceitável.
[0074] Opcionalmente, o gás de alimentação de epoxidação pode compreender adicionalmente um gás de lastro, tal como nitrogênio, metano ou uma combinação dos mesmos. Quando usado, um gás de lastro pode ser adicionado ao gás de alimentação de epoxidação para aumentar a concentração de inflamabilidade de oxigênio. Caso desejado, um gás de lastro pode estar presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de pelo menos 5% em mol, em relação ao total gás de alimentação de epoxidação, ou pelo menos 10% em mol, ou pelo menos 20% em mol, ou pelo menos 25% em mol, ou pelo menos 30% em mol, na mesma base. De modo semelhante, um gás de lastro pode estar presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de no máximo 80% em mol, em relação ao total gás de alimentação de epoxidação, ou no máximo 75% em mol, ou no máximo 70% em mol ou no máximo 65% em mol, na mesma base Em algumas modalidades, um gás de lastro pode estar presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de 20% em mol a 80% em mol, em relação ao total de gás de alimentação de epoxidação, ou de 30% em mol a 70% em mol, na mesma base.
[0075] Opcionalmente, o gás de alimentação de epoxidação pode compreender adicionalmente um modificador de reação. Caso desejado, um modificador de reação pode ser adicionado ao gás de alimentação de epoxidação para aumentar a seletividade do catalisador de epoxidação. Os exemplos de modificadores de reação adequados podem incluir, porém sem limitação, cloretos orgânicos (por exemplo, C1 a C3 hidrocarbonetos de cloro). Os específicos de cloretos orgânicos adequados incluem, porém sem limitação, cloreto de metila, cloreto de etila, dicloreto de etileno, cloreto de vinila e uma combinação dos mesmos.
[0076] Um modificador de reação pode estar presente opcionalmente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de 0,1 partes por milhão em volume (ppmv) ou maior, em relação ao total de gás de alimentação de epoxidação, ou 0,3 ppmv ou maior ou 0,5 ppmv ou maior, na mesma base De modo semelhante, um modificador de reação está geralmente presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de no máximo 25 ppmv, em relação ao total de gás de alimentação de epoxidação, ou no máximo 22 ppmv, ou no máximo 20 ppmv, na mesma base Em algumas modalidades, um modificador de reação pode estar presente no gás de alimentação de epoxidação em uma concentração de 0,1 a 25 ppmv, em relação ao total gás de alimentação de epoxidação, ou de 0,3 a 20 ppmv, na mesma base Tipicamente, à medida que a composição de gás de alimentação de epoxidação muda e/ou à medida que uma ou mais dentre as condições de operação mudam, a concentração de modificador de reação no gás de alimentação de epoxidação também pode ser ajustada de modo a manter a concentração ideal. Para revelação adicional em relação aos modificantes de reação e às concentrações ideais dos mesmos, referência pode ser feita, por exemplo, às Patentes nos U.S. 7193094 e 8546592, que são incorporadas no presente documento a título de referência.
[0077] Opcionalmente, o gás de alimentação de epoxidação pode ser substancialmente livre e, de preferência, completamente livre, de um modificador de reação que contém nitrogênio. Ou seja, o gás de alimentação de epoxidação pode compreender menos que 100 ppm de um modificador de reação que contém nitrogênio, de preferência, menos que 10 ppm, com mais preferência, menos que 1 ppm e, com máxima preferência, 0 ppm de um modificador de reação que contém nitrogênio. Conforme usado no presente documento, o termo “modificador de reação que contém nitrogênio” se refere a um composto gasoso ou líquido volátil que está presente como óxidos de nitrogênio em condições de oxidação ou tem capacidade para formar os mesmos. Os exemplos de modificantes de reação que contêm nitrogênio incluem, porém sem limitação, NO, NO2, N2O3, N2O4, N2O5 ou qualquer substância com capacidade para formar um dentre os gases mencionados acima sob condições de epoxidação (por exemplo, hidrazina, hidroxilamina, amônia, compostos nitro orgânicos (tais como nitrometano, nitroetano, nitrobenzeno etc.), aminas, amidas, nitretos orgânicos (tais como nitreto de metila), nitrilas (tais como acetonitrila)) e uma combinação dos mesmos.
[0078] Os processos da presente revelação podem compreender adicionalmente coloca a pelo menos uma porção do produto de reação de epoxidação que compreende óxido de etileno com absorvente fraco na presente de um catalisador de carboxilação que contém iodeto em um absorvedor de óxido de etileno para gerar uma corrente de absorvente de gordura que compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol e uma corrente de gás reciclagem que compreende uma impureza de iodeto de alquila e uma impureza de iodeto de vinila. No absorvedor de óxido de etileno, o produto de reação de epoxidação é colocado em contato estreito com absorvente fraco na presença de um catalisador de carboxilação que contém iodeto e, opcionalmente, um catalisador de hidrólise. Tipicamente, o absorvente fraco compreende pelo menos 20% em peso água e compreende, de preferência, de 20% em peso a 80% em peso água. De preferência, o absorvente fraco também compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol.
[0079] Adequadamente, um absorvedor de óxido de etileno compreende uma entrada que está em comunicação fluida com uma saída de um reator de epoxidação, uma entrada através da qual absorvente fraco é alimentado e uma saída que está em comunicação fluida com o ciclo de gás de reciclagem. Um exemplo de um absorvedor de óxido de etileno adequado inclui uma coluna que compreende uma pluralidade de bandejas empilhadas verticalmente, o que fornece uma área de superfície para que o absorvente fraco e o produto de reação de epoxidação entrem em contato. De preferência, a coluna compreende pelo menos 20 bandejas, com mais preferência, pelo menos 30 bandejas. De preferência, a coluna compreende menos que 100 bandejas, com mais preferência, menos que 70 bandejas, com máxima preferência, menos que 50 bandejas. Adequadamente, o absorvedor de óxido de etileno pode ser o tipo de absorvedor reativo descrito no documento no EP 2178815 ou no pedido copendente no EP 14186273.0.
[0080] A temperatura no absorvedor de óxido de etileno é, de preferência, de 50 °C a 160 °C, de preferência, de 80 °C a 150 °C, com mais preferência, de 80 °C a 120 °C. Isso é maior que a temperatura em um processo convencional e é necessário para promover as reações de carboxilação e de hidrólise. A temperatura maior que 160 °C não é preferencial uma vez que pode reduzir a seletividade da conversão do óxido de etileno em etilenoglicol. O absorvedor de óxido de etileno é alimentado tanto com o produto de reação de epoxidação quanto com o absorvente fraco, de preferência, a temperaturas na faixa de 50 °C a 160 °C.
[0081] A pressão no absorvedor de óxido de etileno é de 1 a 4 MPa, de preferência, de 2 a 3 MPa. A pressão preferencial é um meio-termo entre pressões inferiores que exigem equipamento menos dispendioso (por exemplo, um equipamento que tenha paredes mais finas) e pressões superiores que aumentem absorção e reduzam o fluxo volumétrico do gás, desse modo, reduzindo o tamanho do equipamento e da tubulação.
[0082] A corrente de produto de reação de epoxidação com a qual o absorvedor de óxido de etileno foi alimentado compreende dióxido de carbono. No entanto, é possível que a corrente de produto de reação de epoxidação possa conter dióxido de carbono insuficiente para alcançar os níveis desejados de carboxilação o absorvedor de óxido de etileno. Opcionalmente, o absorvedor de óxido de etileno pode ser alimentado com uma fonte adicional de dióxido de carbono, por exemplo, reciclar o dióxido de carbono de um reator de acabamento, o dióxido de carbono de uma unidade de recuperação de dióxido de carbono ou, na iniciação, o dióxido de carbono de uma fonte externa.
[0083] No absorvedor de óxido de etileno, o produto de reação de epoxidação é colocado em contato com absorvente fraco na presença de um catalisador de carboxilação que contém iodeto e, opcionalmente, um catalisador de hidrólise. De preferência, o produto de reação de epoxidação é colocado em contato com absorvente fraco na presença tanto de um catalisador de carboxilação que contém iodeto quanto de um catalisador de hidrólise. Os catalisadores de carboxilação e de hidrólise podem ser homogêneos e/ou heterogêneos. Em uma modalidade, o produto de reação de epoxidação é colocado em contato com absorvente fraco na presença de tanto de um catalisador de carboxilação que contém iodeto quanto de um catalisador de hidrólise, e o absorvente fraco compreende os catalisadores.
[0084] Os catalisadores de carboxilação que contêm iodeto adequados para uso no presente documento podem ser catalisadores heterogêneos ou homogêneos. Os exemplos de catalisadores de carboxilação homogêneos adequados que contêm iodeto incluem, porém sem limitação necessária, iodetos de metal alcalino, tais como iodeto de potássio e iodetos de fosfônio orgânicos ou sais de iodeto de amônio, tais como iodeto de tributilmetilfosfônio, iodeto de tetrabutilfosfônio, iodeto de trifenilmetilfosfônio e iodeto de tributilmetilamônio e combinações dos mesmos. Os exemplos de catalisadores de carboxilação heterogêneos adequados que contêm iodeto incluem, porém sem limitação necessária, amônio quaternário e iodetos de fosfônio quaternários imobilizados em sílica, amônio quaternário e iodetos de fosfônio quaternários ligados a microsferas de poliestireno insolúveis e sais de metal, tais como sais de zinco imobilizados em suportes sólidos que contêm amônio quaternário ou grupos fosfônio quaternário, tais como resinas de troca de íons que contêm amônio quaternário ou grupos fosfônio quaternário e combinações dos mesmos. De preferência, o catalisador de carboxilação que contém iodeto é um homogêneo catalisador, com máxima preferência, um iodeto de fosfônio orgânico ou iodeto de metal alcalino.
[0085] De modo semelhante, os catalisadores de hidrólise adequados para uso no presente documento podem ser catalisadores heterogêneos ou homogêneos. Os exemplos de catalisadores de hidrólise homogêneos adequados incluem, porém sem limitação necessária, sais de metal alcalino básicos, tais como carbonato de potássio, hidróxido de potássio e bicarbonato de potássio e metalatos de metal alcalino, tais como potássio molibdato, e combinações dos mesmos. Os exemplos de catalisadores de hidrólise heterogêneos adequados incluem, porém sem limitação necessária, metalatos imobilizados em suportes sólidos, por exemplo, molibdatos, vanadatos ou tungstatos imobilizados em resinas de troca de íons que contém amônio quaternário ou grupos fosfônio quaternários ou ânions básicos, tais como íons de bicarbonato imobilizados em suportes sólidos, por exemplo, bicarbonato imobilizados em resinas de troca de íons que contém amônio quaternário ou grupos fosfônio quaternários e combinações dos mesmos.
[0086] Uma corrente absorvente de gordura que compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol é retirada do absorvedor de óxido de etileno por meio de uma saída, de preferência, retirando-se líquido de uma saída no fundo do absorvedor de óxido de etileno. De preferência, pelo menos 50% do óxido de etileno que entra no absorvedor de óxido de etileno é convertido no absorvedor de óxido de etileno. De preferência, pelo menos 60%, com mais preferência pelo menos 70%, com ainda mais preferência, pelo menos 80%, com máxima preferência, pelo menos 90% do óxido de etileno que entra no absorvedor de óxido de etileno é convertido no absorvedor de óxido de etileno. O óxido de etileno pode se submeter à carboxilação, o que fornece carbonato de etileno. O óxido de etileno pode se submeter à hidrólise, o que fornece etilenoglicol. Adicionalmente, o carbonato de etileno que é produzido a partir do óxido de etileno pode se submeter à hidrólise, o que fornece etilenoglicol.
[0087] Opcionalmente, um ou mais reatores de acabamento podem ser alimentados com uma porção ou com toda a corrente absorvente de gordura (por exemplo, para fornecer conversão adicional de qualquer óxido de etileno e/ou carbonato de etileno que não foi convertido no absorvedor de óxido de etileno). Os reatores de acabamento adequados podem incluir um reator de carboxilação, um reator de hidrólise, um carboxilação e reator de hidrólise e uma combinação dos mesmos. A alimentação para um ou mais reatores de acabamento é preferencial, caso uma quantidade significativa (por exemplo, pelo menos 1%) de óxido de etileno ou carbonato de etileno não seja convertida em etilenoglicol no absorvedor de óxido de etileno.

Claims (15)

1. Processo para produção de óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol a partir de etileno, caracterizado pelo fato de que compreende:colocar pelo menos uma porção de uma corrente de gás reciclagem que compreende uma impureza de iodeto de alquila e uma impureza de iodeto de vinila em contato com um primeiro material de leito de guarda para gerar uma corrente de gás reciclagem parcialmente tratada, sendo que o primeiro material de leito de guarda compreende um primeiro material de suporte e, depositada no primeiro material de suporte, prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso;colocar pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem parcialmente tratada em contato com um segundo material de leito de guarda para gerar uma corrente de gás reciclagem tratada, sendo que o segundo material de leito de guarda compreende um segundo material de suporte, paládio e ouro; ecolocar um gás de alimentação de epoxidação que compreende etileno, oxigênio e pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem tratada com um catalisador de epoxidação para gerar um produto de reação de epoxidação que compreende óxido de etileno.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:colocar pelo menos uma porção do produto de reação de epoxidação que compreende óxido de etileno em contato com um absorvente fraco na presença de um catalisador de carboxilação que contém iodeto para gerar uma corrente de absorvente de gordura que compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol e a corrente de gás reciclagem que compreende a impureza de iodeto de alquila e a impureza de iodeto de vinila.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a prata está presente no primeiro material de leito de guarda em uma quantidade de 3% a 9% em peso.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro material de suporte compreende alumina e é um material de suporte esférico que tem um diâmetro menor que 2 mm.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o paládio está presente no segundo material de leito de guarda em uma quantidade de 0,1% a 3% em peso.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o ouro está presente no segundo material de leito de guarda em uma quantidade de 0,1% a 3% em peso.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o segundo material de suporte compreende sílica.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás reciclagem parcialmente tratada compreende no máximo 6 ppbv de iodeto de alquila.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás reciclagem parcialmente tratada compreende no máximo 1 ppbv de iodeto de alquila.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás reciclagem tratada compreende no máximo 20 ppbv de iodeto de vinila.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás reciclagem tratada compreende no máximo 1 ppbv de iodeto de vinila.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás reciclagem tratada compreende no máximo 1 ppbv de iodeto de alquila e no máximo 1 ppbv de iodeto de vinila.
13. Sistema de reação para produção de óxido de etileno, carbonato de etileno e/ou etilenoglicol a partir de etileno, caracterizado pelo fato de que compreende:um ciclo de gás de reciclagem conectado de modo fluido a uma fonte de etileno e oxigênio;um reator de epoxidação que compreende um catalisador de epoxidação, uma entrada e uma saída, sendo que a entrada do reator de epoxidação está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem;um absorvedor de óxido de etileno que compreende um catalisador de carboxilação que contém iodeto, um entrada e uma saída, sendo que a saída do reator de epoxidação é conectada de modo fluido à entrada do absorvedor de óxido de etileno, a saída do absorvedor de óxido de etileno está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem e o absorvedor de óxido de etileno está configurado para produzir uma corrente de gás reciclagem que compreende uma impureza de iodeto de vinila e uma impureza de iodeto de alquila e uma corrente de absorvente de gordura que compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol;um primeiro sistema de leito de guarda que compreende uma entrada, uma saída e um ou mais vasos de leito de guarda que compreendem um primeiro material de leito de guarda que compreende um primeiro material de suporte e, depositada no primeiro material de suporte, prata em uma quantidade de 2% a 10% em peso, em que a entrada do primeiro sistema de leito de guarda está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem, e o primeiro material de leito de guarda está configurado para remover pelo menos uma porção da impureza de iodeto de alquila de pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem para gerar uma corrente de gás reciclagem parcialmente tratada; eum segundo sistema de leito de guarda que compreende uma entrada, uma saída e um ou mais vasos de leito de guarda que compreendem um segundo material de leito de guarda que compreende um segundo material de suporte, paládio e ouro, sendo que a entrada do segundo sistema de leito de guarda está conectada de modo fluido à saída do primeiro sistema de leito de guarda, a saída do segundo sistema de leito de guarda está conectada de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem, e o segundo material de leito de guarda está configurado para remover pelo menos uma porção da impureza de iodeto de vinila de pelo menos uma porção da corrente de gás reciclagem parcialmente tratada.
14. Sistema de reação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um absorvedor de dióxido de carbono conectado de modo fluido ao ciclo de gás de reciclagem.
15. Sistema de reação de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro sistema de leito de guarda, o segundo sistema de leito de guarda ou ambos compreendem dois ou mais vasos de leito de guarda.
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