BR112018070701B1

BR112018070701B1 - Processo para destilação de uma mistura de aldeídos

Info

Publication number: BR112018070701B1
Application number: BR112018070701-5A
Authority: BR
Inventors: Adrian Lord; Martin Lucas Smidt; Atul Manilal Shah
Original assignee: Johnson Matthey Davy Technologies Limited
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2022-04-12
Also published as: CN109071396B; BR112018070701A2; PL3445739T3; MY186375A; ZA201806575B; KR20180136502A; SG11201808498YA; TWI725169B; EA037816B1; CN109071396A; US10435346B2; JP6918831B2; EP3445739B1; EA201892391A1; GB2550675A; GB201705980D0; EP3445739A1; JP2019518004A; TW201806919A; KR102373659B1

Abstract

Um processo para a destilação de uma mistura de aldeídos compreendendo um aldeído de cadeia linear e um aldeído de cadeia ramificada é descrito, em que o processo compreende: suprir uma alimentação compreendendo a mistura de aldeídos a um primeiro vaso de separação; operar dito primeiro vaso de separação a uma primeira temperatura e uma primeira pressão de maneira tal que separação ocorra; recuperar uma primeira corrente compreendendo o aldeído de cadeia linear de dito primeiro vaso de separação e suprir dita primeira corrente a um segundo vaso de separação; operar dito segundo vaso de separação a uma segunda temperatura e uma segunda pressão de maneira tal que separação ocorra; recuperar uma corrente de produto compreendendo o aldeído de cadeia linear e uma segunda corrente compreendendo componentes de alto ponto de ebulição provenientes de dito segundo vaso de separação, e suprir dita segunda corrente a um terceiro vaso de separação; operar dito terceiro vaso de separação a uma terceira temperatura e uma terceira pressão de maneira tal que separação ocorra; e recuperar uma terceira corrente compreendendo a mistura de aldeídos proveniente de dito terceiro vaso de separação e reintroduzir dita terceira corrente no primeiro vaso de separação.

Description

[001] A presente invenção se refere a um processo para separar aldeídos de cadeia linear e de cadeia ramificada. A presente invenção se refere particularmente a um processo para a separação de n-butiraldeído e iso-butiraldeído, que é também conhecido como butanal. Mais particularmente, a invenção se refere a um processo aperfeiçoado para separar aldeídos, tais como n-butiraldeído e iso-butiraldeído, com alto rendimento e baixo custo. O processo é particularmente útil para a separação de aldeídos de cadeia linear de uma mistura de aldeídos de cadeia linear e de cadeia ramificada e pode permitir que o aldeído de cadeia linear a ser obtido com uma pureza de pelo menos 95% e preferivelmente a uma pureza de pelo menos 98% e mais preferivelmente a uma pureza de pelo menos 99% ou a seletividade completa para o aldeído de cadeia linear.

[002] Misturas de aldeídos de cadeia linear e de cadeia ramificada são tipicamente formadas como resultado de processos de hidroformilação. Por exemplo, butiraldeído é produzido quase exclusivamente pela hidroformilação de propileno. Tradicionalmente, a hidroformilação de propileno era catalisada por cobalto carbonila. Mais recentemente ródio complexado com ligandos de fosfina ou fosfito foi usado como o catalisador. A reação de hidroformilação fornece uma mistura de n- e iso-butiraldeído, que pode ser isolada em etapas subsequentes.

[003] Um dos usos de butiraldeído é na produção de butanóis. Um uso de n-butanol é na produção de acrilato de butila que é obtido pela esterificação de n-butanol com ácido acrílico. Este é um importante derivado, pois ele é amplamente usado como um solvente, aroma, fragrância e como um intermediário ou precursor químico para a produção de outras substâncias químicas, tais como emolientes e plastificantes.

[004] Um dos usos mais significantes comercialmente de n-butanal é na produção de 2-etil-hexanol. Nesta reação, n-butiraldeído puro tipicamente é submetido a condensação por aldol para formar 2-etil-hexenal. O 2-etil- hexenal é então hidrogenado para formar o 2-etil-hexanol intermediário. Se iso-butiraldeído está presente durante a reação de condensação por aldol, então produtos de reação desfavoráveis são formados, tais como etil-metil- pentanol. A presença de etil-metil-pentanol pode ser problemática. Por exemplo, sua presença resulta na formação de plastificantes de qualidade mais baixa. Consequentemente, há uma necessidade de produzir n-butiraldeído substancialmente puro separando o n-butiraldeído de uma mistura de n-butiraldeído e de iso-butiraldeído.

[005] Problemas similares são encontrados com a separação de outros aldeídos de cadeia linear e de cadeia ramificadas que podem ser obtidos a partir de reações de hidroformilação, tais como a produção de aldeídos C5 seguindo a hidroformilação de butenos. Por exemplo, o aldeído C5 linear, que é conhecido como 1-pentanal ou n-valeraldeído, é usado na produção de 2-propil-heptanol, que por sua vez é usado para fazer plastificantes e que sofre de inconvenientes similares àqueles discutidos em associação a n-butiraldeído. Estes inconvenientes resultam da presença de isômeros do 2-propil-heptanol no produto tal como 2-propil,4-metil-hexanol e 2-propil,5-metil-hexanol.

[006] Embora seja possível alterar a seletividade da reação de hidroformilação para obter uma concentração mais alta do produto de isômero normal desejado alterando variáveis de processo, tais como temperatura, pressão e catalisador. Porém, ainda não foi possível obter o nível de seletividade desejado e seletividade desejavelmente completa para o isômero de aldeído normal, e assim os produtos obtidos a partir do processo de hidroformilação serão misturas de aldeídos tanto de cadeia linear quanto de cadeia ramificada. Além da mistura de aldeídos, o produto proveniente da reação de hidroformilação compreenderá também componentes de alto ponto de ebulição, que são conhecidos como pesados. Estes componentes de alto ponto de ebulição são formados por reações entre os componentes e podem incluir dímeros, trímeros e tetrâmeros. Pensa-se que a formação de alguns dos componentes de alto ponto de ebulição ocorre por reações de condensação, tais como reações de condensação por aldol, reações tipo Tischenko ou reações tipo Cannizaro. Discussões destas reações e detalhes de seus mecanismos podem ser encontrados, por exemplo, na US 5841002 e na US 6193872.

[007] A corrente de produto pode também conter componentes de baixo ponto de ebulição, que são conhecidos como leves. Leves que podem estar presentes podem incluir um ou mais de alcanos, alquenos não reagidos e gases dissolvidos. Gases dissolvidos podem incluir um ou mais dentre monóxido de carbono, hidrogênio, dióxido de carbono, metano, nitrogênio, argônio e água. A corrente de produto pode também incluir os correspondentes álcoois que são formados por redução dos aldeídos a álcoois durante o processo de hidroformilação, água e alcanos.

[008] Como aldeídos alifáticos são prontamente condensados ou polimerizados pela ação de calor e impurezas, era historicamente necessário destilar de forma fracionada repetidamente os aldeídos brutos obtidos a partir do processo de hidroformilação a fim de obter produtos de pureza suficiente.

[009] Em processos industriais, a separação de aldeídos de cadeia linear e de cadeia ramificada, tal como a separação de n- e iso-butiraldeído, pode ser obtida em processos de destilação em duas etapas que usam duas colunas de destilação separadas. Tomando a separação de n- e iso-butiraldeído como um exemplo, um tal processo é descrito na coluna da US 5102505. As condições de destilação são selecionadas de maneira tal que os aldeídos de cadeia ramificada sejam retirados em forma líquida na região superior da coluna de destilação e o aldeído de cadeia linear seja separado em duas correntes de produto distintas. A primeira corrente de produto de aldeído de cadeia linear consiste em aldeído de cadeia linear essencialmente puro, que é retirado em vapor da região inferior da coluna de destilação. A segunda corrente de produto de aldeído de cadeia linear contém uma grande parte dos componentes de alto ponto de ebulição, que é retirada no fundo da coluna de destilação como produto de fundo. Todavia, só era possível obter no máximo 70% em peso do aldeído de cadeia linear presente no produto bruto.

[0010] Um arranjo alternativo é discutido na US 6511583, onde uma primeira coluna de destilação separa uma corrente de butiraldeído dos componentes de alto ponto de ebulição. Uma corrente compreendendo n-butiraldeído é tomada como uma retirada lateral da primeira coluna de destilação e uma corrente contendo tanto n-butiraldeído quanto componentes de alto ponto de ebulição é também tomada como o fundo da primeira coluna de destilação. A corrente tomada a partir do fundo da primeira coluna de destilação é separada em uma segunda coluna de destilação em uma corrente mais concentrada compreendendo componentes de alto ponto de ebulição e uma corrente compreendendo principalmente n-butiraldeído, que é alimentado de volta na primeira coluna de destilação.

[0011] Embora o processo em duas etapas realmente permita alguma separação, várias desvantagens e inconvenientes podem ser notados. Por exemplo, onde é uma mistura de butiraldeídos, que estão sendo separados, o n-butiraldeído obtido a partir da segunda coluna de um processo em duas colunas deve provavelmente ser mais puro e conter menos componentes de alto ponto de ebulição e menos iso-butiraldeído que a retirada lateral tomada a partir da primeira coluna de destilação. Foi, portanto, proposto que para conectar a primeira e a segunda colunas de destilação em série, onde os fundos da primeira coluna são separados em uma segunda coluna em uma corrente de componentes de alto ponto de ebulição e uma corrente de n-butiraldeído pura, livre de iso-butiraldeído, deste modo obtendo o mesmo alto rendimento de n-butiraldeído.

[0012] Há, porém, significantes inconvenientes associados ao uso de um processo de destilação em duas etapas. Um inconveniente é que uma quantidade significante do produto de aldeído desejado é perdida devido à sua conversão em componentes de alto ponto de ebulição. Este é um resultado direto das altas temperaturas que são necessárias para recuperar aldeídos de cadeia linear, tais como n-butiraldeído. Por exemplo, foi estimado que aproximadamente 1 a 2% em peso ou mais de n-butiraldeído podem ser perdidos como resultado da conversão in situ a componentes de alto ponto de ebulição, que é uma quantidade significante quando o processo é usado em uma escala comercial. Além disso, qualquer aldeído de cadeia linear tomado a partir de uma retirada lateral da primeira coluna de destilação tipicamente contém alguns dos componentes de alto ponto de ebulição que são introduzidos na coluna, que passam a retirada lateral a partir da qual aldeído de cadeia linear é obtido em seguida à adição à coluna. É também entendido que o teor de aldeído de cadeia ramificada na primeira coluna de destilação aumentará e pode aumentar acentuadamente com cada bandeja para cima a partir do fundo da coluna, e assim é necessário adicionar necessidades de ciclos adicionais do refervedor a fim de obter o desejado teor de aldeído de cadeia ramificada.

[0013] Adicionalmente, a fim de obter aldeídos de cadeia linear com alto rendimento, é importante produzir uma corrente concentrada de componentes de alto ponto de ebulição. Os componentes de alto ponto de ebulição são muito menos voláteis que aldeídos de cadeia linear e assim requerem uma temperatura elevada nos fundos da coluna. A temperaturas elevadas outras reações se tornam importantes, tal como condensação de aldeídos ou craqueamento de componentes de alto ponto de ebulição adicionais. O craqueamento de componentes de alto ponto de ebulição que são complexos ou oligômeros de aldeídos de cadeia ramificada pode liberar aldeídos de cadeia ramificada de volta para a coluna de destilação, que pode então, por fim, terminar estando presente na corrente de aldeído de cadeia linear deste modo desfazendo o esforço tomado para remover os aldeídos de cadeia ramificada. É, portanto, primordial que a temperatura na segunda coluna permaneça relativamente baixa, preferivelmente a mesma temperatura que na primeira coluna. Para conseguir isto, a pressão da primeira coluna pode ser reduzida ou a concentração de componentes de alto ponto de ebulição pode ser limitada deixando uma quantidade ainda significante de aldeído de cadeia linear na corrente de componentes de alto ponto de ebulição.

[0014] Tentativas de melhorar o processo de destilação e a separação de aldeídos de cadeia linear e de cadeia ramificada, tais como n-butiraldeído e iso-butiraldeído, focaram na adição de diferentes componentes para auxiliar a destilação e minimizar a formação de impurezas. Por exemplo, um processo em que água era adicionada a uma alimentação mista de butiraldeído é descrito na US 5227544. Diz-se que a quantidade de água adicionada à alimentação de butiraldeído deve ser suficiente para hidrolisar os oligômeros de iso-butiraldeído à forma monomérica durante a destilação, o que reduz a quantidade de iso-butiraldeído presente no produto final e também reduz o número de impurezas formadas quando se prepara 2-etil-hexanol. Uma tentativa alternativa de melhorar o processo de destilação e a separação de n-butiraldeído e iso-butiraldeído é descrito em DE3320648, que descreve a adição de um ácido monocarboxílico, tal como ácido butírico, que é destinado a reduzir a formação de componentes de alto ponto de ebulição na coluna de destilação. Diz-se que o ácido monocarboxílico deve ser formado in situ por alimentação de ar na coluna. Porém, a adição de outros componentes nas colunas de destilação têm sido associada a inconvenientes, tais como a necessidade de separar os componentes adicionais do butiraldeído. Água, por exemplo, pode ser um componente desfavorável, porque ela pode fazer o líquido espumar e tornar as bandejas ineficazes ou limitar a capacidade da coluna abaixo de sua capacidade pretendida.

[0015] Portanto, permanece uma necessidade para um processo novo e melhorado purificar uma mistura de aldeídos compreendendo separar um aldeído de cadeia linear e um aldeído de cadeia ramificada, que não sofrem dos inconvenientes associados à técnica anterior. Especificamente, permanece uma necessidade para um processo melhorado separar n-butiraldeído de misturas de n-butiraldeído e iso-butiraldeído que possibilite que o n- butiraldeído desejado seja obtido a uma pureza acima de pelo menos 95%, a uma pureza de pelo menos 98%, a uma pureza de pelo menos 99% e preferivelmente 100% de pureza. Verificou-se que o processo da presente invenção, que envolve três estágios de separação, resulta em aldeídos de cadeia linear, tais como n-butiraldeído, que são obtidos tanto com altos rendimentos quanto com alta pureza. O processo da invenção também evita a formação de componentes de alto ponto de ebulição adicionais, o que é uma desvantagem associada a processos de destilação em duas etapas existentes.

[0016] Assim, de acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provido um processo para a destilação de uma mistura de aldeídos compreendendo um aldeído de cadeia linear e um aldeído de cadeia ramificada em que o processo compreende: i) suprir uma alimentação compreendendo a mistura de aldeídos a um primeiro vaso de separação; ii) operar dito primeiro vaso de separação a uma primeira temperatura e uma primeira pressão de maneira tal que a separação ocorra; iii) recuperar uma primeira corrente compreendendo o aldeído de cadeia linear de dito primeiro vaso de separação e suprir dita primeira corrente a um segundo vaso de separação; iv) operar dito segundo vaso de separação a uma segunda temperatura e uma segunda pressão de maneira tal que a separação ocorra; v) recuperar uma corrente de produto compreendendo o aldeído de cadeia linear e uma segunda corrente compreendendo componentes de alto ponto de ebulição dito segundo vaso de separação, e suprir dita segunda corrente a um terceiro vaso de separação; vi) operar dito terceiro vaso de separação a uma terceira temperatura e uma terceira pressão de maneira tal que a separação ocorra; e vii) recuperar uma terceira corrente compreendendo a mistura de aldeídos de dito terceiro vaso de separação e reintroduzir dita terceira corrente no primeiro vaso de separação.

[0017] A mistura de aldeídos usada no processo da presente invenção pode ser de produtos obtidos a partir de um processo de hidroformilação. Exemplos de processos de hidroformilação são descritos em US 4148830, US 4247486, US 4593127 e US 6100432. Porém, o processo de destilação da presente invenção pode ser usado para separar uma mistura de aldeídos produzida por outros processos de hidroformilação ou por outros processos.

[0018] Em um arranjo, as matérias primas para a reação de hidroformilação podem ser uma olefina ou mistura de olefinas. Exemplos de olefinas apropriadas incluem etileno, propileno, 1-buteno, 2-buteno (cis- ou trans-) e isobutileno. Os aldeídos obtidos a partir do processo de hidroformilação terão um átomo de carbono a mais que aquele da matéria prima de olefina.

[0019] Um catalisador é tipicamente usado em reações de hidroformilação. Qualquer catalisador apropriado pode ser usado. Exemplos de catalisadores apropriados que podem ser usados em reações de hidroformilação são descritos em US 5102505. Em um arranjo, o catalisador pode ser um catalisador de ródio que pode opcionalmente ser usado em combinação com um ou mais ligandos. O um ou mais ligandos podem ser uma fosfina ou um fosfito. Em um arranjo, o um ou mais ligandos podem ser trifenilfosfina.

[0020] A razão de aldeídos de cadeia linear para de cadeia ramificada presentes na alimentação geralmente dependerá do processo usado para a produção dos aldeídos.

[0021] Além dos aldeídos, a alimentação pode adicionalmente incluir componentes de ebulição mais leves, componentes de ebulição mais pesados ou componentes de ebulição tanto mais leves quanto mais pesados. A quantidade dos outros componentes na alimentação pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 5% em peso, de cerca de 0,2 a cerca de 4% em peso, ou de cerca de 0,2 a cerca de 3% em peso.

[0022] O processo da invenção tem a vantagem de que ele pode ser realizado a um custo mais baixo e sob condições mais suaves que processos de separação existentes. Além disso, o processo pode possibilitar um teor de aldeído de cadeia linear de cerca de 98% a cerca de 99,98%. Purezas de cerca de 99%, ou cerca de 99,9% ou mesmo de 100% de pureza podem ser obtidas.

[0023] A corrente de produto de aldeído de cadeia linear pode conter menos que cerca de 0,5% em peso de componentes de alto ponto de ebulição. Alternativamente, ela pode conter menos que cerca de 0,4%, 0,3%, 0,2%, ou 0,1%, 0,05%, 0,02% ou 0,01% em peso de componentes de alto ponto de ebulição.

[0024] Seja qual for a composição da alimentação, ela é alimentada ao primeiro vaso de separação. Em um arranjo, a alimentação compreende aldeídos C3-5 de cadeia linear e de cadeia ramificada. Assim, a alimentação pode compreender n- e iso-butiraldeídos, ou n- e iso-valeraldeídos. Em um arranjo, a alimentação pode compreender uma mistura de n- e iso-butiraldeído.

[0025] O primeiro vaso de separação pode ser qualquer vaso de separação apropriado. Em um arranjo, o primeiro vaso de separação pode ser uma coluna de destilação, tal como uma coluna de bandeja ou uma coluna recheada. Se o primeiro vaso de separação é uma coluna de bandeja, qualquer número apropriado de bandejas pode ser usado. Em um arranjo, o número de bandejas pode ser de cerca de 40 a cerca de 160, de cerca de 50 a cerca de 150, de cerca de 60 a cerca de 140, de cerca de 70 a cerca de 130, ou de cerca de 80 a cerca de 120.

[0026] A alimentação pode ser suprida a qualquer porção do primeiro vaso de separação. Em um arranjo, a alimentação pode ser suprida a uma porção mediana do primeiro vaso de separação, tal como, por exemplo a de cerca da bandeja 5 a 100, ou a de cerca da bandeja 10 a 90. A este respeito, as bandejas são numeradas a partir do topo da coluna.

[0027] O primeiro vaso de separação pode compreender adicionalmente um refervedor, um condensador, ou um refervedor e condensador, opcionalmente o primeiro vaso de separação pode compreender adicionalmente um tambor de refluxo, uma bomba de refluxo ou um tambor de refluxo e uma bomba de refluxo.

[0028] A fim de facilitar a separação, o primeiro vaso de separação é operado a qualquer temperatura e pressão apropriadas. A temperatura e a pressão dependerão da composição a ser separada e da forma do primeiro vaso de separação. Em um arranjo, a temperatura de uma porção inferior do primeiro vaso de separação pode ser de cerca de 200°C a cerca de 65°C, de cerca de 125°C a cerca de 85°C, de cerca de 120°C a cerca de 90°C, de cerca de 115°C a cerca de 95°C, ou de cerca de 110°C a cerca de 100°C. Em um arranjo, a pressão do primeiro vaso de separação pode ser de cerca de 1,0 a cerca de 2,4 bara, de cerca de 1,2 a cerca de 2,2 bara, ou de cerca de 1,4 a cerca de 2,0 bara. Porém, ficará entendido que haverá geralmente um perfil de temperatura e pressão em que o fundo do reator está mais quente e tem uma pressão aumentada em relação ao topo da coluna. Assim, por exemplo, em um arranjo, o primeiro vaso de separação pode ter uma pressão no topo de cerca de 1,5 bara e cerca de 2,3 bara, uma temperatura no fundo de cerca de 104°C e uma temperatura no topo na região de cerca de 73°C.

[0029] Ficará entendido que o primeiro vaso de separação é operado de maneira tal que o aldeído de cadeia linear possa ser recuperado junto com os componentes de alto ponto de ebulição a partir do fundo do primeiro vaso de separação. Os componentes de ebulição mais leves, incluindo iso-butiraldeído, podem ser recuperados a partir do ou perto do topo do primeiro vaso de separação.

[0030] A primeira corrente, compreendendo o aldeído de cadeia linear e os componentes de alto ponto de ebulição, é passada ao segundo vaso de separação. Em um arranjo, a primeira corrente pode ser recuperada a partir do fundo do primeiro vaso de separação.

[0031] O segundo vaso de separação pode ser qualquer vaso de separação apropriado, que pode ser o mesmo que o ou diferente do primeiro vaso de separação. Em um arranjo, o segundo vaso de separação pode ser uma coluna de destilação, tal como uma coluna de bandeja ou uma coluna recheada. Se o segundo vaso de separação é uma coluna de bandeja, qualquer número apropriado de bandejas pode ser usado. Em um arranjo, o número de bandejas na coluna de bandeja pode ser de cerca de 2 a cerca de 100, de cerca de 2 a cerca de 50, de cerca de 3 a cerca de 25, de cerca de 4 a cerca de 20, de cerca de 4 a cerca de 15, de cerca de 4 a cerca de 10, de a partir de 6 a 8 bandejas. Em um arranjo, o número de bandejas no segundo vaso de separação pode ser menor que o número de bandejas presentes no primeiro vaso de separação.

[0032] A primeira corrente pode ser suprida a qualquer porção do segundo vaso de separação. Em um arranjo, a primeira corrente pode ser suprida em qualquer posição apropriada. Em um arranjo ela pode ser provida a uma porção mediana do segundo vaso de separação, tal como a cerca das bandejas 45 a 55 quando o número de bandejas é de 2 a 100, a cerca das bandejas 20 a 30 quando o número de bandejas é de cerca de 2 a cerca de 50, a de cerca das bandejas 8 a 12 quando o número de bandejas é de cerca de 4 a cerca de 15, ou a de cerca de 6 a 8, quando o número de bandejas é de cerca de 4 a cerca de 10. A este respeito, as bandejas são numeradas a partir do topo da coluna. Em um arranjo alternativo, a primeira corrente é suprida ao segundo vaso de separação em uma bandeja a partir de 1 a 10 acima do fundo da coluna, de cerca de 2 a 9 acima do fundo da coluna, de cerca de 3 a 7 acima do fundo da coluna.

[0033] O segundo vaso de separação pode compreender um refervedor, um condensador, ou um refervedor e condensador, opcionalmente o segundo vaso de separação pode compreender adicionalmente um tambor de refluxo, uma bomba de refluxo ou um tambor de refluxo e uma bomba de refluxo. Em arranjos em que o segundo vaso de separação é uma coluna de bandeja e ele compreende um refervedor e condensador, o número de bandejas pode ser de 2 a 100, de cerca de 2 a cerca de 50, de cerca de 3 a cerca de 25, de cerca de 4 a cerca de 20, de cerca de 4 a cerca de 15, de cerca de 4 a cerca de 10, de 6 a 8 bandejas.

[0034] Similarmente, em tais arranjos, a primeira corrente pode ser suprida em qualquer posição apropriada. Em um arranjo, ela pode ser suprida a uma porção mediana do segundo vaso de separação, tal como a de cerca das bandejas 40 a 55 quando o número de bandejas é de 2 a 100, ou a de cerca das bandejas 42 a 50, ou a de cerca das bandejas 45 48, tal como a cerca das bandejas 45 a 55 quando o número de bandejas é de 2 a 100, a de cerca das bandejas 20 a 30 quando o número de bandejas é de cerca de 2 a cerca de 50, a de cerca das bandejas 8 a 12 quando o número de bandejas é de cerca de 4 a cerca de 15, ou a de cerca de 6 a 8, quando o número de bandejas é de cerca de 4 a cerca de 10. A este respeito, as bandejas são numeradas a partir do topo da coluna.

[0035] A fim de facilitar a separação, o segundo vaso de separação é operado em qualquer temperatura e pressão apropriadas. A temperatura e pressão dependerão da composição a ser separada e da forma do segundo vaso de separação. Em um arranjo, a temperatura de uma porção inferior do segundo vaso de separação pode ser de cerca de 200°C a cerca de 65°C, de cerca de 125°C a cerca de 85°C, de cerca de 120°C a cerca de 90°C, de cerca de 115°C a cerca de 95°C, ou de cerca de 110°C a cerca de 100°C. A temperatura da porção superior do segundo vaso de separação pode ser mais baixa que aquela do primeiro vaso de separação, de maneira tal que a formação de componentes de alto ponto de ebulição e/ou craqueamento de componentes de alto ponto de ebulição para formar aldeídos de cadeia linear e de cadeia ramificada seja minimizada. Em um arranjo, a pressão do segundo vaso de separação pode ser de cerca de 1,0 a cerca de 2,4 bara, de cerca de 1,2 a cerca de 2,2 bara, ou de cerca de 1,4 a cerca de 2,0 bara. Porém, ficará entendido que haverá geralmente um perfil de temperatura e pressão em que o fundo do reator é mais quente e tem uma pressão aumentada no fundo do vaso de separação. Assim, por exemplo, em um arranjo, o segundo vaso de separação pode ter uma pressão no topo de cerca de 1,5 bara e cerca de 2,3 bara, uma temperatura no fundo de cerca de 104°C e uma temperatura no topo na região de cerca de 70°C a cerca de 100°C.

[0036] Ficará entendido que o segundo vaso de separação é operado de maneira tal que os aldeídos de cadeia linear possam ser separados dos componentes de alto ponto de ebulição. Os aldeídos de cadeia linear podem ser recuperados a partir do topo do segundo vaso de separação como uma corrente de produto. Os componentes de alto ponto de ebulição podem ser recuperados a partir do fundo do segundo vaso de separação.

[0037] A segunda corrente, compreendendo os componentes de alto ponto de ebulição, obtidos a partir do segundo vaso de separação é passada ao terceiro vaso de separação. Em um arranjo, a segunda corrente pode ser tomada a partir do fundo do segundo vaso de separação.

[0038] O terceiro vaso de separação pode ser qualquer vaso de separação apropriado, que pode ser o mesmo que o ou diferente do primeiro vaso de separação e/ou do segundo vaso de separação. Em um arranjo, o terceiro vaso de separação pode ser uma coluna de destilação, tal como uma coluna de bandeja ou uma coluna recheada. Se o vaso de separação é uma coluna de bandeja, qualquer número apropriado de bandejas pode ser usado. Em um arranjo, o número de bandejas na coluna de bandeja pode ser de cerca de 2 a cerca de 100, de cerca de 2 a cerca de 50, de cerca de 3 a cerca de 25, de cerca de 4 a cerca de 20, de cerca de 4 a cerca de 15, ou de cerca de 4 a cerca de 10. Em um arranjo, o número de bandejas na coluna de bandeja do terceiro vaso de separação pode ser menor que o número de bandejas presentes no primeiro vaso de separação. Em um arranjo, onde o primeiro, segundo e terceiro vasos de separação são colunas de bandeja, o número de bandejas no segundo e no terceiro vasos de separação pode ser menor que o número de bandejas presentes no primeiro vaso de separação.

[0039] A segunda corrente pode ser suprida a qualquer porção do terceiro vaso de separação. Em um arranjo, a segunda corrente pode ser suprida a uma porção mediana do terceiro vaso de separação, tal como a de cerca de bandejas 45 a 55 quando o número de bandejas é de cerca de 2 a cerca de 100, a de cerca de bandejas 20 a 30 quando o número de bandejas é de cerca de 2 a cerca de 50, a de cerca de bandejas 10 a 15 quando o número de bandejas é de cerca de 3 a cerca de 25 ou o número de bandejas é a partir de 4 a cerca de 20, ou a de cerca de bandejas 8 a 12 quando o número de bandejas é de cerca de 4 a cerca de 15, ou de cerca de 6 a 8 quando o número de bandejas é de cerca de 4 a cerca de 10. A este respeito, as bandejas são numeradas a partir do topo da coluna.

[0040] O terceiro vaso de separação pode compreender um refervedor, um condensador, ou um refervedor e condensador, opcionalmente o terceiro vaso de separação pode compreender adicionalmente um tambor de refluxo, uma bomba de refluxo ou um tambor de refluxo e uma bomba de refluxo. Em arranjos em que o terceiro vaso de separação é uma coluna de bandeja e ele compreende um refervedor e condensador, o número de bandejas pode ser de cerca de 1 a cerca de 100, de cerca de 2 a cerca de 50, de cerca de 2 a cerca de 25, de cerca de 2 a cerca de 20, de cerca de 4 a cerca de 15, ou de cerca de 5 a cerca de 10. A segunda corrente pode ser suprida em qualquer posição apropriada. Em um arranjo ela pode ser suprida a uma porção mediana do terceiro vaso de separação, tal como a de cerca das bandejas 7 a 13, quando o número de bandejas é de cerca de 2 a cerca de 20, ou a de cerca das bandejas 8 a 10, quando o número de bandejas é de cerca de 4 a cerca de 15, ou das bandejas 6 a 8, quando o número de bandejas é de cerca de 5 a cerca de 10. A este respeito, as bandejas são numeradas a partir do topo da coluna. Em um arranjo alternativo, a segunda corrente é suprida ao segundo vaso de separação em uma bandeja a partir de 1 a 10 acima do fundo da coluna, de cerca de 2 a 9 acima do fundo da coluna, de cerca de 3 a 7 acima do fundo da coluna.

[0041] Em um arranjo, o terceiro vaso de separação pode ser um vaporizador parcial, de maneira tal que o vaso de separação não compreenda quaisquer bandejas e ele não compreenda um condensador. O vaporizador parcial pode ser um único refervedor tipo chaleira ou vaporizador, ou um vaso com um refervedor externo.

[0042] A fim de facilitar a separação, o terceiro vaso de separação é operado em qualquer temperatura e pressão apropriadas. A temperatura e pressão dependerão da composição a ser separada e da forma do terceiro vaso de separação. Em um arranjo, a temperatura de uma porção inferior do terceiro vaso de separação pode ser de cerca de 200°C a cerca de 65°C, 125°C a cerca de 85°C, ou de cerca de 120°C a cerca de 90°C, ou de cerca de 115°C a cerca de 95°C, de cerca de 110°C a cerca de 100°C. Em um arranjo, a pressão do terceiro vaso de separação pode ser de cerca de 1,0 a cerca de 2,4 bara, de cerca de 1,2 a cerca de 2,2 bara, ou de cerca de 1,4 a cerca de 2,0 bara. Porém, ficará entendido que haverá geralmente um perfil de temperatura e pressão em que o fundo do reator está mais quente e tem uma pressão aumentada no fundo do vaso de separação. Assim, por exemplo, em um arranjo, o terceiro vaso de separação pode ter uma pressão no topo de cerca de 1,5 bara e cerca de 2,3 bara, uma temperatura no fundo de cerca de 130 a 131°C e uma temperatura no topo na região de cerca de 70°C a cerca de 100°C.

[0043] Será também entendido que o terceiro vaso de separação opera de maneira tal que as condições de separação possam permitir a decomposição de componentes de alto ponto de ebulição e sua reversão aos aldeídos de cadeia linear e/ou de cadeia ramificada que podem ser recuperados como uma terceira corrente, que pode ser removida do topo do terceiro vaso de reação. Quaisquer componentes de alto ponto de ebulição remanescentes são removidos do fundo do terceiro vaso de separação.

[0044] O processo em três estágios da presente invenção é menos sensível a condições de operação que os processos existentes da técnica anterior, de modo que o terceiro vaso de separação pode ser operado em condições mais ásperas, tais como temperaturas e/ou pressões elevadas que eram utilizáveis em processos da técnica anterior.

[0045] A corrente compreendendo aldeídos de cadeia linear e de cadeia ramificada recuperados do terceiro vaso de separação pode ser reciclada para o primeiro vaso de separação. Em um arranjo, a terceira corrente pode ser tomada como o produto de topo do terceiro vaso de separação. Será prontamente evidente que a bandeja em que a terceira corrente pode ser reciclada e suprida ao primeiro vaso de separação pode ser otimizada dependendo das condições que são usadas. A operação do terceiro vaso de separação pode incluir a injeção de água na terceira coluna em um processo similar àquele descrito na US 5227544.

[0046] Ficará entendido que as temperaturas e pressões indicadas acima são apenas indicativas. Cada vaso de separação tem uma tarefa e um ciclo diferentes e as condições de operação serão selecionadas apropriadamente. Em suma, o papel do primeiro vaso de separação é remover os aldeídos de cadeia ramificada e leves a partir da corrente de alimentação de aldeído. A corrente proveniente do fundo deste vaso de separação que tem um teor reduzido de aldeído de cadeia ramificada é tratada no segundo vaso de separação. Uma porção desta alimentação é removida da segunda coluna de separação como material superior proveniente do segundo vaso de separação deixando uma mistura de componentes pesados, de ponto de ebulição mais alto e aldeídos de cadeia linear. Estes componentes são separados no terceiro vaso de separação. Este terceiro vaso de separação pode ser operado a uma temperatura que é mais alta que aquela usada no segundo vaso de separação como isto pode possibilitar alguns dos pesados indesejáveis a serem revertidos aos aldeídos de cadeia ramificada e/ou linear que podem ser reciclados para o primeiro vaso de separação para possibilitar separação adicional.

[0047] O primeiro, segundo e terceiro vasos de separação podem ser qualquer vaso de separação apropriado, tal como colunas de bandeja ou colunas recheadas. Em um arranjo, o primeiro, segundo e terceiro vasos de separação podem ser os mesmos ou diferentes, onde os vasos de separação são diferentes ficará entendido que qualquer combinação de vasos de separação é permitida. Por exemplo, o primeiro, segundo e terceiro vasos de separação podem ser colunas de bandeja, ou o primeiro e o segundo vasos de separação podem ser colunas de bandeja e o terceiro vaso uma coluna recheada, ou o primeiro e o terceiro vasos podem ser colunas de bandeja e o segundo vaso pode ser uma coluna recheada.

[0048] O tipo de vasos de separação usados e os aldeídos que são separados pode impactar as condições de separação que são usadas. Consequentemente, ficará entendido que combinações de condições de separação, tais como temperaturas e pressões, a forma do vaso de separação, tal como colunas de bandeja e o número de bandejas e a porção do vaso em que correntes são introduzidas nas colunas de bandeja, acima definidas são também consideradas. Por exemplo, ficará entendido que misturas de n- e iso-butiraldeído podem ser separadas por três vasos de separação, em que cada vaso de separação é uma coluna de bandeja, e o primeiro vaso de separação compreende de cerca de 40 a cerca de 160 bandejas, a alimentação é suprida a uma porção mediana do primeiro vaso de separação, a cerca da bandeja 90 a 110, e a temperatura e a pressão do primeiro vaso de separação são de cerca de 115°C a cerca de 95°C e de cerca de 1,2 a cerca de 2,4 bara, em que o segundo vaso de separação compreende de cerca de 2 a cerca de 50 bandejas, a primeira corrente proveniente do primeiro vaso de separação é suprida a uma porção mediana do segundo vaso de separação, a de cerca das bandejas 20 a 30 e a temperatura e pressão do segundo vaso de separação é de cerca de 110°C a cerca de 100°C e cerca de 1,4 a cerca de 2,2 bara, e em que o terceiro vaso de separação compreende de cerca de 3 a cerca de 25 bandejas, a segunda corrente proveniente do segundo vaso de separação é suprida a uma porção mediana do terceiro vaso de separação, a cerca das bandejas 10 a 15, e a temperatura e a pressão do segundo vaso de separação são de cerca de 120°C a cerca de 90°C e de cerca de 1,0 a cerca de 2,2 bara. Ficará entendido que outras combinações similares de condições de separação, tais como temperaturas e pressões, a forma do vaso de separação, tais como colunas de bandeja e o número de bandejas, e a porção do vaso em que correntes são introduzidas nas colunas de bandeja são também consideradas. A este respeito, as bandejas são numeradas a partir do topo da coluna.

[0049] Em um arranjo em que o primeiro, segundo e/ou terceiro vasos de separação são colunas, qualquer coluna de tamanho apropriado pode ser usada. Em arranjos em que o primeiro, segundo e terceiro vasos de separação são colunas, o diâmetro da primeira coluna pode ser maior que aquele da segunda coluna e o diâmetro da segunda coluna pode ser maior que aquele da terceira coluna. Ficará entendido que os diâmetros de cada uma das colunas selecionadas podem depender da razão de n- para iso-aldeído na corrente de alimentação e da razão desejada de n- para iso-aldeído na corrente removida do topo do primeiro vaso de separação, do tamanho da terceira corrente e do teor de iso-aldeído da terceira corrente.

[0050] A presente invenção será agora descrita, a título de exemplo, com referência às figuras anexas em que: a figura 1 é um diagrama esquemático do processo de um primeiro aspecto da presente invenção; a figura 2 é um diagrama esquemático de um processo comparativo compreendendo um único vaso de separação; a figura 3 é um diagrama esquemático de um processo comparativo compreendendo dois vasos de separação; e a figura 4 é um diagrama esquemático de um processo comparativo compreendendo dois vasos de separação, e uma corrente reciclada proveniente do segundo vaso de separação.

[0051] Para evitar dúvidas, estas figuras são destinadas apenas como um auxílio para compreensão da invenção e não são destinadas a serem interpretadas como limitando o escopo da invenção com respeito ao arranjo preciso dos componentes ilustrados ou o seu posicionamento, o formato dos vasos ou qualquer uma das características auxiliares. Ficará entendido por aqueles versados na técnica que os desenhos são diagramáticos e que itens de equipamento adicionais tais como tambores de carga de alimentação, bombas, bombas de vácuo, compressores, compressores de reciclagem de gás, sensores de temperatura, sensores de pressão, válvulas de alívio de pressão, válvulas de controle, controladores de fluxo, controladores de nível, tanques de contenção, tanques de armazenamento e similares podem ser requeridos em uma instalação comercial. A provisão de tais equipamentos auxiliares não faz parte da presente invenção e é de acordo com a prática convencional da engenharia química.

[0052] Como ilustrado na figura 1, uma corrente de alimentação compreendendo n-butiraldeído, iso-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição é alimentada através da linha 11 para uma primeira zona de separação 1, onde iso-butiraldeído é separado de n-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição a temperatura e pressão elevadas. A primeira zona de separação pode compreender uma coluna de bandeja, e opcionalmente um refervedor, um condensador, ou um refervedor e condensador, um tambor de refluxo, uma bomba de refluxo ou um tambor de refluxo e uma bomba de refluxo (não mostrados). O iso-butiraldeído, que pode incluir uma pequena quantidade de n-butiraldeído, é recoberto pela linha 12.

[0053] A primeira corrente compreendendo uma mistura de n-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição é recuperada da primeira zona de separação na linha 13. A primeira corrente é passada a uma segunda zona de separação 2, onde n-butiraldeído é separado dos componentes de alto ponto de ebulição a temperatura e pressão elevadas. A segunda zona de separação pode compreender uma coluna de bandeja, e opcionalmente um refervedor, um condensador, ou um refervedor e condensador, um tambor de refluxo, uma bomba de refluxo ou um tambor de refluxo e uma bomba de refluxo (não mostrados). O n-butiraldeído é recuperado pela linha 14.

[0054] Uma segunda corrente compreendendo componentes de alto ponto de ebulição diluídos é recuperada da segunda zona de separação pela linha 15. A segunda corrente é passada a uma terceira zona de separação 3, onde os componentes de alto ponto de ebulição são concentrados a temperatura e pressão elevada. A terceira zona de separação pode compreender uma coluna de bandeja, e opcionalmente um refervedor, um condensador, ou um refervedor e condensador, um tambor de refluxo, uma bomba de refluxo ou um tambor de refluxo e uma bomba de refluxo (não mostrados). A temperatura e pressão elevadas da terceira zona de separação permitem que algum n-butiraldeído e/ou iso-butiraldeído sejam formados por decomposição de componentes de alto ponto de ebulição. Os componentes de alto ponto de ebulição são concentrados e recuperados da terceira zona de separação na linha 17.

[0055] A mistura de aldeídos formada na terceira zona de separação é recuperada e reintroduzida na primeira zona de separação na linha 16.

[0056] Um exemplo de uma separação por coluna única é dado na figura 2, em que uma corrente de alimentação compreendendo n-butiraldeído, iso-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição é alimentada através da linha 11 a uma primeira zona de separação 1. A corrente de alimentação é separada em n-butiraldeído e iso-butiraldeído a temperatura e pressão elevadas. O iso-butiraldeído é recuperado na linha 12 e o n-butiraldeído é recuperado na linha 14. Pesados na alimentação que não se decompõem e/ou quaisquer pesados formados na coluna de separação sairão da coluna com o n-butiraldeído.

[0057] Um exemplo de um processo de separação em duas etapas é dado na figura 3, em que uma corrente de alimentação compreendendo n-butiraldeído, iso-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição é alimentada através da linha 11 a uma primeira zona de separação 1. A primeira zona de separação 1 e a segunda zona de separação 2 são conectadas em série pela linha 13.

[0058] O iso-butiraldeído é separado de n-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição na primeira zona de separação, e recuperado pela linha 12. O n-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição são recuperados da primeira zona de separação e alimentado na segunda zona de separação 2 pela linha 13, em que o n-butiraldeído é separado dos componentes de alto ponto de ebulição. O n-butiraldeído é recuperado pela linha 14 e os componentes de alto ponto de ebulição são recuperados pela linha 15.

[0059] Um exemplo adicional de um processo de separação em duas etapas é dado na figura 4, em que uma corrente de alimentação compreendendo n-butiraldeído, iso-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição é alimentada através da linha 11 a uma primeira zona de separação 1. A primeira zona de separação 1 e a segunda zona de separação 2 são conectadas em série pela linha 13. A retirada lateral de n-butiraldeído é obtida a partir da primeira zona de separação 1 na linha 14.

[0060] O iso-butiraldeído é separado de n-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição na primeira zona de separação, e recuperado pela linha 12. O n-butiraldeído e componentes de alto ponto de ebulição são recuperados da primeira zona de separação são alimentados na segunda zona de separação 2 pela linha 13, em que o n-butiraldeído é separado dos componentes de alto ponto de ebulição. Os componentes de alto ponto de ebulição são recuperados pela linha 15 e o n-butiraldeído é recuperado e reciclado para a primeira zona de separação pela linha 16. O n-butiraldeído obtido a partir da segunda zona de separação 2 pode ser recuperado diretamente na primeira zona de separação pela linha 16 ou ele pode ser introduzido na corrente de alimentação 11 antes de ser recuperado para a primeira zona de separação, não mostrada.

[0061] À medida que a concentração de iso-butiraldeído nas bandejas de fundo aumenta acentuadamente com cada bandeja acima do depósito, para obter uma concentração de iso-butiraldeído desejada na retirada lateral de n-butiraldeído, a concentração de iso-butiraldeído no fundo da coluna precisa ser cerca da metade da concentração que é desejada. A fim de obter uma tal baixa concentração de iso-butiraldeído, em uma coluna com o mesmo número de bandejas, utilizações adicionais de refervedor e condensador são tipicamente requeridas.

[0062] A presente invenção será agora descrita a título de exemplo com referência aos Exemplos e Exemplos Comparativos anexos que foram gerados usando software de modelação Simulation Sciences Inc Pro/II 8.2 disponível a partir de Schneider Electric Software usando propriedades físicas conhecidas ou prontamente determinadas.

[0063] A formação de componentes de alto ponto de ebulição e a presença de uma reação reversa nos exemplos que se seguem não são destinadas a representar reações reais. Estas estão presentes para simular craqueamento de pesados. Pensa-se que componentes de alto ponto de ebulição são geralmente reações de produto de condensação, tais condensação por aldol, reações tipo Tishchenko ou tipo Cannizzaro, levando a múltiplos de moléculas C4, e.g.C8, C12 e C16 com vários números de átomos de oxigênio. Estas reações são descritas na US 5841002 e na US 6193872.

[0064] Assume-se que a reação reversa tem lugar a temperaturas elevadas. Nos Exemplos Comparativos 5 e 6 e Exemplo 7, as reações reversas têm lugar na coluna que opera com uma temperatura de fundos de 131°C. A primeira coluna, ou coluna de isômero de butiraldeído, requer o maior ciclo do refervedor. Assume-se que a formação de componentes de alto ponto de ebulição tem lugar nesta coluna, pois ela terá o maior estoque de iso-butiraldeído. Porém, componentes de alto ponto de ebulição podem também ser formados nas segunda e terceira colunas, mas isto foi ignorado para as finalidades dos exemplos porque não impacta a eficiência de remoção de iso-butiraldeído de n-butiraldeído, mesmo que impacte o rendimento de n-butiraldeído.

[0065] Os Exemplos Comparativos 3 e 6 mostram que uma concentração significantemente mais alta de componentes de alto ponto de ebulição C8 (produto Tishchenko de butiraldeído normal e iso) e etil- isopentenal (produto de condensação por aldol de butiraldeído normal ou iso) presente na corrente de produto de n-butiraldeído. Isto é devido principalmente ao fato de que todos os componentes de alto ponto de ebulição são tipicamente alimentados na primeira coluna acima da retirada lateral e é necessário que eles passem pela retirada lateral a fim de serem separados da corrente de produto de n-butiraldeído. Consequentemente, é inevitável que alguns componentes de alto ponto de ebulição estarão presentes sobre a bandeja a partir de que a retirada lateral de n-butiraldeído é tomada.

Exemplo Comparativo 1

[0066] Um vaso de separação de coluna única, como mostrado na figura 2, é usado para separar uma corrente de alimentação de 27,764 kg/h contendo 3,22 mol% de iso-butiraldeído, 96,77 mol% de n-butiraldeído, 101 ppm mol de trímero e 28 ppm mol de 2-etil hexenal. Para simular a formação de vários componentes de alto ponto de ebulição na coluna de isômero de butiraldeído, 0,5% de n-butiraldeído é convertido em um trímero, 0,5% de n-butiraldeído é reagido com iso-butiraldeído para formar butirato de iso- butila (via a reação de Tishchenko), 0,5% de n-butiraldeído é reagido com iso-butiraldeído para formar etil-isopentenal (via uma reação de condensação por aldol) antes de entrar na coluna. A corrente de alimentação é alimentada à coluna de isômero de butiraldeído na bandeja 40 quando contada a partir do topo da coluna. A coluna é simulada usando 80 bandejas teóricas, um refervedor e um condensador. A coluna é operada a 1,5 bara no topo e 2,3 bara no fundo. O condensado obtido no condensador de topo é decantado para remover água antes de retornar para a coluna como refluxo. A coluna de isômero de butiraldeído é operada de maneira tal que o iso-butiraldeído obtido superiormente contenha 0,06 mol% de n-butiraldeído e o produto de fundo n-butiraldeído contenha 0,07 mol% de iso-butiraldeído. A temperatura no topo da coluna antes do condensador é aproximadamente 73°C e a temperatura no fundo é aproximadamente 103,5°C.

[0067] O Exemplo Comparativo1 requer um baixo ciclo do refervedor, mas quaisquer componentes de alto ponto de ebulição que são assim produzidos na coluna de isômero de butiraldeído não são separados da corrente de produto de n-butiraldeído.

Exemplo Comparativo 2

[0068] Um processo de separação em duas etapas compreendendo duas colunas conectadas em série sem reciclagem, como mostrado na figura 3, é usado para refinar a mesma alimentação que a usada no Exemplo Comparativo 1 (incluindo trímero, butirato de butila, e etil-isopentenal). A coluna de isômero de butiraldeído é idêntica à coluna no Exemplo Comparativo 1 e operada para obter as mesmas especificações de iso-butiraldeído e n-butiraldeído nas retiradas de topo e de fundo. A retirada de fundos é enviada a uma segunda coluna. A segunda coluna contém 8 bandejas teóricas, uma razão de refluxo definida em 0,25 mol/mol, e um refervedor. Além disso, ela contém um condensador resfriando até a temperatura de bolha. Em termodinâmica, o ponto de bolha é a temperatura, a uma dada pressão, onde a primeira bolha de vapor é formada quando se aquece um líquido consistindo em dois ou mais componentes. Dado que vapor terá provavelmente uma composição diferente que o líquido, o ponto de bolha, junto com o ponto de orvalho, em diferentes composições são dados úteis quando se projeta sistemas de destilação. A pressão era definida a 1,5 bara no topo da coluna e um gradiente de pressão resultando em uma pressão de 2,3 bara no fundo. Na segunda coluna, que opera a 1,5 bara no topo e tem um gradiente de pressão desprezível a corrente de componentes de alto ponto de ebulição é concentrada de maneira tal que a temperatura de fundos seja 131°C. Produto de n-butiraldeído puro é obtido como um líquido a partir do topo da segunda coluna e uma corrente concentrada de componentes de alto ponto de ebulição é obtida a partir do fundo.

[0069] Quando comparado com o Exemplo 1, há uma redução observável no número de componentes de alto ponto de ebulição no n-butiraldeído obtido a partir da segunda coluna como ilustrado na Tabela 1.

Exemplo Comparativo 3

[0070] Um processo de separação em duas etapas compreendendo duas colunas conectadas em série com reciclagem, como mostrado na figura 4, é usado para refinar a mesma alimentação que a usada no Exemplo Comparativo 1 (incluindo trímero, butirato de butila e etil-isopentenal) foi usado. A coluna de isômero de butiraldeído é operada de maneira tal que o iso-butiraldeído obtido superiormente contenha 0,06 mol% de n-butiraldeído, uma corrente de vapor rica em n-butiraldeído seja tomada como uma retirada lateral na bandeja 79 (uma bandeja acima do depósito) contendo 0,07 mol% de iso-butiraldeído. Uma retirada de fundos contendo a maioria dos componentes de alto ponto de ebulição é obtida e enviada a uma segunda coluna. A segunda coluna contém 8 bandejas teóricas, um refervedor, um condensador resfriando até a temperatura de bolha e uma razão de refluxo definida a 0,25 mol/mol. A pressão era definida a 1,5 bara. Na segunda coluna a corrente de componentes de alto ponto de ebulição é concentrada de maneira tal que a temperatura dos fundos seja 131°C. A parte superior da segunda coluna contendo primordialmente n-butiraldeído retorna à primeira coluna como um líquido, e é inserida na bandeja 70 quando contada a partir do topo da coluna.

[0071] O Exemplo Comparativo 3 mostra um aumento no ciclo do refervedor. Isto é devido principalmente ao fato que n-butiraldeído é tomado como uma retirada lateral acima do depósito.

Exemplo 4

[0072] Um processo de separação em três etapas de acordo com a presente invenção, e como mostrado na figura 1, utiliza a mesma configuração que a do Exemplo Comparativo 2, exceto que a segunda coluna é operada para produzir uma temperatura de fundos de 104°C e uma corrente de componentes de alto ponto de ebulição concentrada obtida a partir dos fundos da segunda coluna é enviada a uma terceira coluna é usada para refinar a mesma alimentação que a usada no Exemplo Comparativo 1. A terceira coluna contém 8 bandejas teóricas, com um condensador resfriando até a temperatura de bolha e uma razão de refluxo definida a 0,25 mol/mol, e um refervedor. A pressão era definida a 1,5 bara através de toda a coluna. Na terceira coluna a corrente de componentes de alto ponto de ebulição é separada de maneira tal que a temperatura de fundos seja 131°C. Os produtos superiores obtidos a partir da terceira coluna, contendo primordialmente butiraldeído, retornam para a primeira coluna como um líquido e são inseridos na bandeja 70 quando contada a partir do topo da coluna.

Exemplo Comparativo 5

[0073] Um processo de separação em duas etapas com a inclusão da decomposição reversa de 50% do butirato de butila presente na alimentação para a segunda coluna para formar iso-butiraldeído e n-butiraldeído antes de entrar na segunda coluna é usado para refinar a mesma alimentação que a usada no Exemplo Comparativo 1. Isto é para simular formação de iso-butiraldeído devido à temperatura aumentada na segunda coluna. A primeira coluna é operada de forma idêntica ao Exemplo Comparativo 2, isto é, visando a mesma concentração de iso-butiraldeído na corrente de n-butiraldeído.

[0074] Todo o iso-butiraldeído formado pela reação reversa sai com a corrente de produto de n-butiraldeído, o que está em contraste com o Exemplo Comparativo 2 (ver Tabela 1).

Exemplo Comparativo 6

[0075] Um processo de separação em duas etapas que tem uma configuração que é a mesma que a do Exemplo Comparativo 3, e como mostrado na figura 4, é usado para refinar a mesma alimentação que a usada no Exemplo Comparativo 1. A reação reversa é a mesma que aquela dada no Exemplo Comparativo 5, isto é, 50% de butirato de butila são convertidos em butiraldeído normal e iso na alimentação para a segunda coluna. A primeira coluna é agora operada de forma idêntica ao Exemplo Comparativo 3, isto é, visando a mesma concentração de iso-butiraldeído na corrente de fundo.

Exemplo 7

[0076] Um processo de separação em três estágios incluindo uma reação reversa que é configurada do mesmo modo que aquela do Exemplo 4, e mostrado em figura 1 é usado para refinar a mesma alimentação que a usada no Exemplo Comparativo 1. A reação reversa é a mesma que aquela que é dada no Exemplo Comparativo 5 com a exceção de que 50% de butirato de butila são convertidos em butiraldeído normal e iso-butiraldeído na alimentação para a terceira coluna ao invés do que para a segunda coluna. A primeira coluna é operada de forma idêntica ao Exemplo Comparativo 4, isto é, a mesma concentração de iso-butiraldeído na corrente de fundo. Os produtos superiores obtidos a partir da terceira coluna, contendo primordialmente butiraldeído, retornam à primeira coluna como um líquido, e são inseridos na bandeja 35 o reciclo agora contém mais iso-butiraldeído que no Exemplo 4 e ele é, portanto, reciclado para uma posição mais alta na coluna.

[0077] Os Exemplos mostram que o processo de separação em três estágios de acordo com a invenção fornece n-butiraldeído que tem as concentrações as mais baixas de iso-butiraldeído e butirato de iso-butila, etil- isopentenal quando comparado com processos existentes, mesmo na presença de uma reação reversa. Os Exemplos também mostram que o uso de um processo de separação em três estágios requer vantajosamente um menor ciclo de refervedor que aquele que é requerido pelos processos da técnica anterior, e processos em dois estágios existentes.

[0078] Os resultados dos exemplos e exemplos comparativos são dados na Tabela 1.

[0079] Ficará entendido que a corrente 14 é a corrente de produto com butiraldeído normal purificado.

Exemplo Comparativo 8 (exemplo de análogo C5 ao Exemplo 5)

[0080] Um processo de separação em duas etapas é usado para a separação de 2-metilbutiraldeído e valeraldeído e é, portanto, um análogo C5 ao Exemplo 5. Uma alimentação de 9.121,5 kg/h contendo 49,55% em peso de 2-metilbutiraldeído, 49,55% em peso de valeraldeído, 0,17% em peso de valerato de isopentila, 0,12% em peso de trímero C5, e pequenas frações de parafinas C5 é alimentada a uma coluna de isômero. Para simular a formação de vários componentes de alto ponto de ebulição na coluna de isômero, 0,5% em peso de n-valeraldeído é reagido com 2-metilbutiraldeído para formar trímero C5, 0,5% em peso de valeraldeído é reagido com 2-metilbutiraldeído para formar uma Acroleína C10 e outro 0,5% em peso de valeraldeído é reagido com 2-metilbutiraldeído para formar valerato de isopentila antes de entrar na coluna. A coluna é simulada usando 80 bandejas teóricas com a alimentação vinda na bandeja 37 a partir do topo. A coluna é operada de maneira tal que produto superior contenha 0,2% em peso de valeraldeído. A coluna é operada a 1,2 bara no topo e 2,0 bara no fundo e 1000 ppmp de 2- metilbutiraldeído no produto de fundo. A temperatura no topo da coluna é aproximadamente 96°C e cerca de 127°C no fundo. O produto de fundo é alimentado a uma segunda coluna para remover pesados a partir do produto de valeraldeído. A coluna é simulada usando 5 bandejas teóricas com a alimentação entrando na bandeja 4 a partir do topo. A pressão no topo da coluna é 1,1 bara. A coluna é operada pata dar uma concentração de 10% em peso de valeraldeído no produto de fundo. Uma razão de refluxo de 1,0 é usada. O produto e topo é retirado como líquido. Nestas condições a temperatura é 106°C no topo e 170°C no fundo. A alta temperatura no fundo pode gerar reações de decomposição no fundo. Para simular a decomposição de componentes pesados no fundo 50% do valerato de isopentila são convertidos de volta a 2-metilbutiraldeído e valeraldeído antes de entrar na coluna.

Exemplo Comparativo 9 (exemplo de análogo C5 ao Exemplo 6)

[0081] Um processo de separação em duas etapas tem uma configuração que é a mesma que a do Exemplo Comparativo 6, e como mostrado na figura 4. Como no Exemplo 8, a coluna de isômero é operada para dar 0,2% em peso de valeraldeído no produto de topo. Uma retirada lateral de vapor de n-valeraldeído é tomada da bandeja 78 a partir do topo da coluna de isômero. A coluna de isômero é operada para dar aproximadamente 1000 ppmp de 2-metilbutiraldeído na retirada lateral. A vazão tomada a partir do fundo da coluna é 2831 kg/h. A segunda coluna é operada do mesmo modo que no Exemplo 8. O produto superior da segunda coluna retorna à coluna de isômero na bandeja 60 a partir do topo. A reação reversa é a mesma que a dada no Exemplo Comparativo 8, isto é, 50% de valerato de isopentila são convertidos em 2-metilbutiraldeído e n-valeraldeído na alimentação para a segunda coluna.

Exemplo 10 (exemplo de análogo C5 ao Exemplo 7)

[0082] Um processo de separação em três etapas tem uma reação reversa que é a mesma que aquela que é configurada no Exemplo 4, e mostrado na figura 1. A reação reversa é a mesma que aquela que é configurada nos Exemplos Comparativos 8 e 9, com a exceção de que 50% de valerato de isopentila são convertidos em 2-metilbutiraldeído e valeraldeído na alimentação para a terceira coluna. A primeira coluna é operada para dar 0,2% em peso de valeraldeído no produto de topo e cerca de 970 ppmp no produto de fundo, isto é, visando 1000 ppmp de 2-metilbutiraldeído no produto de n-valeraldeído obtido a partir do topo da segunda coluna. O produto superior obtido a partir da terceira coluna, contendo primordialmente aldeídos, retorna à primeira coluna como um líquido e é inserido na bandeja 46 o reciclo agora contém mais 2-metilbutiraldeído que no Exemplo 9 e é, portanto, reciclado para uma posição mais alta na coluna.

[0083] Os Exemplos mostram que o processo de separação em três estágios de acordo com a invenção fornece n-butiraldeído que tem as menores concentrações de iso-butiraldeído e butirato de iso-butila e etil-isopentenal quando comparado com processos existentes, mesmo na presença de uma reação reversa. Os Exemplos também mostram que o uso de um processo de separação em três estágios requer vantajosamente um ciclo de refervedor menor que aquele que é requerido pelos processos da técnica anterior, e processos em dois estágios existentes.

[0084] Os resultados do Exemplo 10 e exemplos Comparativos 8 e 9 são dados na Tabela 2.

Claims

1. Processo para destilação de uma mistura de aldeídos compreendendo um aldeído de cadeia linear e um aldeído de cadeia ramificada, o processo caracterizado pelo fato de que compreende: i) suprir uma alimentação compreendendo a mistura de aldeídos a um primeiro vaso de separação; ii) operar o primeiro vaso de separação a uma primeira temperatura e uma primeira pressão de maneira tal que separação ocorra; iii) recuperar uma primeira corrente compreendendo o aldeído de cadeia linear do primeiro vaso de separação e suprir a primeira corrente a um segundo vaso de separação; iv) operar o segundo vaso de separação a uma segunda temperatura e uma segunda pressão de maneira tal que separação ocorra; v) recuperar uma corrente de produto compreendendo o aldeído de cadeia linear e uma segunda corrente compreendendo componentes de alto ponto de ebulição do segundo vaso de separação, e suprir a segunda corrente a um terceiro vaso de separação; vi) operar o terceiro vaso de separação a uma terceira temperatura e uma terceira pressão de maneira tal que separação ocorra; e vii) recuperar uma terceira corrente compreendendo a mistura de aldeídos do terceiro vaso de separação e reintroduzir a terceira corrente ao primeiro vaso de separação.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alimentação compreende: aldeídos C4 de cadeia linear e de cadeia ramificada; ou aldeídos C5 de cadeia linear e de cadeia ramificada.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada um dentre o primeiro vaso de separação, o segundo vaso de separação ou o terceiro vaso de separação é individualmente uma coluna de destilação, por exemplo uma coluna de bandeja ou uma coluna recheada.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a temperatura de uma porção inferior de qualquer um dentre o primeiro, segundo ou terceiro vasos de separação é de 200°C a 65°C, de 125°C a 85°C, de 120°C a 90°C, de 115°C a 95°C; ou de 110°C a 100°C.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a pressão de qualquer um dentre o primeiro, segundo ou terceiro vasos de separação é selecionada de 1,0 a 2,4 bara, de 1,2 a 2,2 bara, ou de 1,4 a 2,0 bara.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro vaso de separação é uma coluna de bandeja, opcionalmente em que o número de bandejas na coluna de bandeja é de 40 a 160; ou de 50 a 150; ou de 60 a 140; ou de 70 a 130; ou de 80 a 120.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a alimentação é suprida ao primeiro vaso de separação a partir de bandejas 5 a 100, ou a partir de bandejas 10 a 90 contadas de topo da coluna.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o segundo vaso de separação é uma coluna de bandeja, opcionalmente em que o número de bandejas na coluna de bandeja é de 2 a 100, de 2 a 50, de 3 a 25, de 4 a 20, de 4 a 15, ou de 4 a 10.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira corrente é suprida ao segundo vaso de separação em uma bandeja de 1 a 10 acima do fundo da coluna, de 2 a 9 acima do fundo da coluna, de 3 a 7 acima do fundo da coluna.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o terceiro vaso de separação é uma coluna de bandeja, opcionalmente em que o número de bandejas na coluna de bandeja é de 2 a 100, de 2 a 50, de 3 a 25, de 4 a 20, de 4 a 15, ou de 4 a 10.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a segunda corrente é suprida ao segundo vaso de separação em uma bandeja de 1 a 10 acima do fundo da coluna, de 2 a 9 acima do fundo da coluna, de 3 a 7 acima do fundo da coluna.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que cada um dentre o primeiro, segundo ou terceiro vasos de separação individualmente compreende adicionalmente qualquer um dos seguintes: um refervedor, um condensador, um refervedor e condensador, um tambor de refluxo, uma bomba de refluxo ou um tambor de refluxo e uma bomba de refluxo.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo vasos de separação são colunas de bandeja e o número de bandejas no segundo vaso de separação é menor que o número de bandejas presentes no primeiro vaso de separação.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro e terceiro vasos de separação são colunas de bandeja, e o número de bandejas no terceiro vaso de separação é menor que o número de bandejas presentes no primeiro vaso de separação.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro, segundo e terceiro vasos de separação são colunas de bandeja, e o número de bandejas no segundo e terceiro vasos de separação é menor que o número de bandejas presentes no primeiro vaso de separação.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o terceiro vaso de separação é um vaporizador parcial, em que o vaso não compreende quaisquer bandejas e ele não compreende um condensador, opcionalmente o vaporizador parcial é selecionado dentre um único vaporizador ou refervedor tipo chaleira ou um vaso com um refervedor externo.