BR112021008789B1 - Processo para a preparação de um alquilenoglicol a partir de um alqueno, e, aparelho absorvedor para a absorção reativa de uma composição de gás - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE UM ALQUILENOGLICOL, E, APARELHO ABSORVEDOR. Trata-se de um processo para a preparação de um alquilenoglicol a partir de um alqueno que compreende as etapas de: a) fornecer uma composição de gás a um absorvedor de óxido de alquileno através de uma entrada de gás, em que o absorvedor compreende uma seção de absorção e um reservatório, e permitir que a composição de gás passe para cima; b) fornecer um absorvente pobre ao topo da seção de absorção e permitir que o absorvente pobre passe para baixo; c) colocar a composição de gás em contato íntimo com o absorvente pobre na seção de absorção na presença de um ou mais catalisadores que promovem a carboxilação e a hidrólise; e d) retirar o absorvente de gordura da seção de absorção e passar o absorvente de gordura e qualquer condensado líquido através do reservatório, em que o reservatório compreende um ou mais defletores que definem um caminho de fluxo de uma entrada do reservatório para uma saída do reservatório entre os um ou mais defletores.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um processo e a um aparelho para a preparação de um alquilenoglicol a partir do alqueno correspondente.

ANTECEDENTES

[002] O monoetilenoglicol é usado como matéria-prima na fabricação de fibras de poliéster, plásticos de tereftalato de polietileno (PET) e resinas. Também é incorporado em líquidos anticongelantes automotivos.

[003] O monoetilenoglicol é tipicamente preparado a partir de óxido de etileno, que por sua vez é preparado a partir de etileno. Etileno e oxigênio são passados sobre um catalisador de óxido de prata, tipicamente a pressões de 10 a 30 bar e temperaturas de 200 a 300 °C, produzindo uma corrente de produto que compreende óxido de etileno, dióxido de carbono, etileno, oxigênio e água. A quantidade de óxido de etileno na corrente de produto está geralmente entre cerca de 0,5 e 10 por cento em peso. A corrente de produto é fornecida a um absorvedor de óxido de etileno e o óxido de etileno é absorvido por uma corrente de solvente recirculante que contém principalmente água. A corrente sem óxido de etileno é parcialmente ou totalmente fornecida a uma coluna de absorção de dióxido de carbono em que o dióxido de carbono é pelo menos parcialmente absorvido por uma corrente absorvente de recirculação. Os gases que não são absorvidos pela corrente absorvente de recirculação são recombinados com quaisquer gases que contornem a coluna de absorção de dióxido de carbono e são reciclados para o reator de óxido de etileno.

[004] A corrente de solvente que sai do absorvedor de óxido de etileno é referida como absorvente de gordura. O absorvente de gordura é fornecido a um removedor de óxido de etileno, em que o óxido de etileno é removido do absorvente de gordura como uma corrente de vapor. A corrente de solvente sem óxido de etileno é referida como absorvente pobre e é recirculada para o absorvedor de óxido de etileno para absorver mais óxido de etileno.

[005] O óxido de etileno obtido a partir do removedor de óxido de etileno pode ser purificado para armazenamento e venda ou pode ainda ser reagido para fornecer etilenoglicol. Em um processo bem conhecido, o óxido de etileno reage com um grande excesso de água em um processo não catalítico. Esta reação produz tipicamente uma corrente de produto de glicol que consiste em quase 90 por cento em peso de monoetilenoglicol, o restante sendo predominantemente dietilenoglicol, algum trietilenoglicol e uma pequena quantidade de homólogos superiores. Em outro processo bem conhecido, o óxido de etileno é cataliticamente reagido com dióxido de carbono para produzir carbonato de etileno. O carbonato de etileno é subsequentemente hidrolisado para fornecer etilenoglicol. A reação por meio de carbonato de etileno melhora significativamente a seletividade de conversão de óxido de etileno em monoetilenoglicol.

[006] Esforços têm sido feitos para simplificar o processo de obtenção de etilenoglicol a partir de etileno, reduzindo os equipamentos necessários e reduzindo o consumo de energia. O documento GB 2107712 descreve um processo para preparar monoetilenoglicol em que os gases do reator de óxido de etileno são fornecidos diretamente a um reator onde o óxido de etileno é convertido em carbonato de etileno ou em uma mistura de etilenoglicol e carbonato de etileno.

[007] O documento EP 776890 descreve um processo em que os gases do reator de óxido de etileno são fornecidos a um absorvedor em que a solução absorvente contém principalmente carbonato de etileno e etilenoglicol. O óxido de etileno na solução absorvente é fornecido a um reator de carboxilação e deixado reagir com dióxido de carbono na presença de um catalisador de carboxilação. O carbonato de etileno na solução absorvente é subsequentemente fornecido, com a adição de água, a um reator de hidrólise e submetido à hidrólise na presença de um catalisador de hidrólise.

[008] O documento EP 2178815 descreve um processo de absorção reativa para a preparação de monoetilenoglicol, em que os gases do reator de óxido de etileno são fornecidos a um absorvedor e o óxido de etileno é colocado em contato com um absorvente pobre 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 convertido em carbonato de etileno ou etilenoglicol no absorvedor.

[009] Torres ou colunas que permitem o contato íntimo entre gás e líquido necessário para tal absorção são bem conhecidas na técnica e são referidas, por exemplo, como torres de fracionamento, destilação ou absorção. Essas torres ou colunas contêm bandejas empilhadas verticalmente através da coluna e são projetadas para conduzir líquidos em um curso em zigue-zague para baixo através da coluna, enquanto admitem gases para cima em porções de fluxo horizontal do líquido para contato íntimo com o líquido.

[0010] As bandejas para fornecer o fluxo horizontal do líquido são bem conhecidas na técnica e têm sido amplamente utilizadas. Uma bandeja geralmente compreende um membro ou membros perfurados de contato entre gás e líquido para efetuar o contato íntimo entre um gás que sobe através da bandeja e um líquido que flui pela superfície da bandeja através do membro perfurado. O membro de contato entre gás e líquido perfurado é, em alguns casos, fornecido com tampas de bolha ou válvulas. Em uma borda do membro de contato da bandeja está uma área de entrada de líquido para receber o líquido na bandeja. Esta área geralmente não contém perfurações. Na borda oposta do membro de contato está a extremidade ou região de descarga de líquido da bandeja, que é fornecida com um membro de barreira de saída que se estende verticalmente acima da superfície da bandeja. O líquido que flui transborda a barreira de saída para descarga da bandeja. Consequentemente, essa barreira de saída mantém uma determinada profundidade de líquido na bandeja.

[0011] Estendendo-se abaixo das bandejas está um ou mais elementos de tubo de descida que, em cooperação com a superfície interna da parede da coluna ou torre, formam um canal descendente para a passagem de líquido para baixo a partir da extremidade ou região de descarga de líquido da bandeja para a região de entrada de líquido da bandeja verticalmente adjacente diretamente abaixo. O líquido que flui para baixo recebido na região ou área de entrada de líquido, então, flui pela superfície desta bandeja em um caminho através do membro de contato de gás e líquido perfurado, para a extremidade ou região de descarga da bandeja e é descarregado da bandeja, sobre a barreira de saída para o próximo tubo de descida.

[0012] Um gás flui para cima na coluna através das perfurações dos membros de contato entre gás e líquido das bandejas, permitindo o contato íntimo com o líquido que flui horizontalmente pela superfície da bandeja. O gás é impedido de passar pelos tubos de descida, pois o elemento de tubo de descida também funciona como um defletor que se estende abaixo do nível da superfície do líquido que flui para vedar os tubos de descida do contorno de gás. No entanto, o contorno de gás através dos tubos de descida pode ocorrer durante a inicialização do processo, quando a coluna ainda não está suficientemente preenchida com líquido.

[0013] Neste sistema de absorção reativa, há uma quantidade de óxido de alquileno não reagido no absorvente de gordura próximo à parte inferior da seção de absorção da coluna. Nas seções a jusante deste processo, uma grande fração de qualquer óxido de alquileno remanescente vaporizará e será reciclado de volta ao processo. Além disso, o óxido de etileno que está presente na seção a jusante, que opera a uma temperatura superior à do absorvedor, pode afetar negativamente a seletividade do processo ao monoetilenoglicol. É preferível converter o óxido de alquileno em carbonato de alquileno tão completamente quanto possível antes de atingir as seções a jusante do processo.

[0014] Seria desejável fornecer um processo melhorado para a fabricação de alquilenoglicol a partir de um alqueno. Os presentes inventores procuraram fornecer um processo e um sistema de absorção que proporcione uma conversão mais completa de óxido de alquileno em carbonato de alquileno dentro do absorvedor reativo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0015] A invenção fornece um processo para a preparação de um alquilenoglicol a partir de um alqueno que compreende as etapas de: a) fornecer uma composição de gás que compreende óxido de alquileno, alqueno, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água para um absorvedor de óxido de alquileno através de uma entrada de gás, em que o absorvedor compreende uma seção de absorção de bandejas empilhadas verticalmente e um reservatório no fundo do absorvedor, e permitir que a composição de gás passe para cima através da seção de absorção; b) fornecer um absorvente pobre ao topo da seção de absorção e permitir que o absorvente pobre passe para baixo através da seção de absorção; c) colocar a composição de gás em contato íntimo com o absorvente pobre nas bandejas na seção de absorção na presença de um ou mais catalisadores que promovem a carboxilação e hidrólise; e d) retirar o absorvente de gordura da seção de absorção e passar o absorvente de gordura e qualquer condensado líquido que possa estar presente na composição de gás através do reservatório, em que o reservatório compreende um ou mais defletores que definem um caminho de fluxo de uma entrada do reservatório para uma saída de reservatório entre os um ou mais defletores. Dentro do presente relatório descritivo, a parede inferior do reservatório não é considerada como um dos um ou mais defletores no reservatório de acordo com a presente invenção.

[0016] A invenção também fornece um aparelho absorvedor para a absorção reativa de uma composição de gás que compreende óxido de alquileno, alqueno, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água que compreende uma seção de absorção que contém bandejas empilhadas verticalmente e um reservatório, em que a seção de absorção tem i) uma entrada para absorvente pobre líquido no topo da seção de absorção, ii) uma entrada para a composição de gás abaixo da seção de absorção, iii) uma bandeja para coletar o absorvente de gordura acima do reservatório e iv) uma saída para gás não absorvido no topo da seção de absorção; e em que o reservatório tem i) uma entrada de reservatório para absorvente de gordura da seção de absorção e qualquer condensado líquido, ii) uma saída de reservatório para absorvente de gordura e iii) um ou mais defletores que estão posicionados no reservatório para criar um caminho de fluxo a partir a entrada do reservatório para a saída do reservatório entre os um ou mais defletores.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0017] A Figura 1 representa uma modalidade de uma configuração de defletor no reservatório.

[0018] A Figura 2 representa uma outra modalidade de uma configuração de defletor no reservatório.

[0019] A Figura 3 representa outra modalidade de uma configuração de defletor no reservatório.

[0020] A Figura 4 representa uma modalidade de uma parte do aparelho absorvedor.

[0021] A Figura 5 representa uma modalidade de uma parte do aparelho absorvedor.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0022] A invenção fornece um processo e um aparelho para a preparação de um alquilenoglicol. Alquilenoglicóis são geralmente produzidos a partir do alquileno correspondente conforme estabelecido abaixo:

[0023] R1, R2, R3 e R4 são preferencialmente escolhidos de hidrogênio ou um grupo alquila opcionalmente substituído que tem de 1 a 6 átomos de carbono, mais preferencialmente de 1 a 3 átomos de carbono. Como substituintes, porções tais como grupos hidroxila podem estar presentes. De preferência, R1, R2 e R3 representam átomos de hidrogênio e R4 representa hidrogênio ou um grupo C1-C3-alquila não substituído e, mais preferencialmente, R1, R2, R3 e R4 representam todos átomos de hidrogênio.

[0024] Exemplos de alquilenoglicóis adequados incluem, portanto, etilenoglicol e propilenoglicol. Na presente invenção, o alquilenoglicol mais preferencial é o etilenoglicol. Na presente invenção, a composição de gás que compreende óxido de alquileno, alqueno, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água é preferencialmente derivada do produto do reator de um reator de óxido de alquileno, no qual um alqueno é reagido com oxigênio na presença de um catalisador em um reator para formar óxido de alquileno. Em tal reação, o oxigênio pode ser fornecido como oxigênio ou como ar, mas é preferencialmente fornecido como oxigênio. O gás de lastro, por exemplo, metano ou nitrogênio, é normalmente fornecido para permitir a operação em altos níveis de oxigênio sem causar uma mistura inflamável. Um moderador, por exemplo, monocloroetano ou dicloroetano, pode ser fornecido para controle de desempenho de catalisador de óxido de etileno. O alqueno, oxigênio, gás de lastro e moderador são, de preferência, fornecidos para reciclar o gás que é fornecido ao reator de óxido de alquileno a partir do absorvedor de óxido de alquileno (opcionalmente através de uma coluna de absorção de dióxido de carbono).

[0025] O reator de óxido de alquileno é tipicamente um reator multitubular de leito fixo. O catalisador é, de preferência, prata finamente dispersa e opcionalmente metais promotores em um material de suporte, por exemplo, alumina. A reação é, de preferência, realizada a pressões superiores a 1 MPa e inferiores a 3 MPa e a temperaturas superiores a 200 °C e inferiores a 300 °C. A composição de gás do reator de óxido de alquileno é, de preferência, resfriada em um ou mais refrigeradores, de preferência, com geração de vapor em um ou mais níveis de temperatura.

[0026] A composição de gás que compreende óxido de alquileno, alqueno, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água é fornecida a um absorvedor de óxido de alquileno que compreende uma seção de absorção de bandejas empilhadas verticalmente. As bandejas fornecem uma área de superfície para que o absorvente e a composição de gás entrem em contato, facilitando a transferência de massa entre as duas fases. Além disso, as bandejas fornecem um volume considerável de líquido no qual a reação da fase líquida pode ocorrer.

[0027] Cada uma das bandejas empilhadas verticalmente na seção de absorção compreende um membro ou membros de contato entre gás e líquido perfurados, uma área de entrada de líquido, uma barreira de saída que se estende verticalmente acima da superfície da bandeja na extremidade oposta da bandeja da área de entrada de líquido e um elemento de tubo de descida. O elemento de tubo de descida, em cooperação com a superfície interna da parede da seção de absorção, forma um tubo de descida para a passagem de líquido para baixo para a região de entrada de líquido da bandeja verticalmente adjacente diretamente abaixo. Em modalidades da invenção em que a seção de absorção é de um tamanho grande, pode haver mais de uma área de entrada de líquido, mais de uma barreira de saída e mais de um elemento de tubo de descida por bandeja.

[0028] A velocidade de reação do processo de absorção reativa para a conversão de óxido de alquileno em alquilenoglicol é relativamente lenta e, portanto, requer uma grande retenção de líquido dentro da seção de absorção. A barreira de saída em cada bandeja é, de preferência, pelo menos 250 mm, de preferência, pelo menos 350 mm, com mais preferência ainda, pelo menos 400, com mais preferência ainda, pelo menos 500, com a máxima preferência, pelo menos 600 mm de altura. As barreiras de saída têm no máximo 1.500 mm de altura, de preferência, no máximo 1.000 mm, com mais preferência, no máximo 800 mm de altura.

[0029] A distância entre duas bandejas consecutivas em uma coluna é denominada espaçamento de placa. O espaço entre o topo de uma barreira e a bandeja diretamente acima da mesma, denominado “espaço de vapor” neste documento, pode ser calculado como o espaçamento da placa menos a altura da barreira e é, de preferência, pelo menos 150 mm, com mais preferência, pelo menos 200 mm. O espaço de vapor tem, de preferência, até 1.000 mm, com mais preferência, até 500 mm.

[0030] A composição de gás é fornecida por uma entrada de gás abaixo da seção de absorção e passa para cima através das bandejas. O absorvente pobre líquido é fornecido no topo ou próximo ao topo do absorvedor e o líquido flui de modo descendente de bandeja para bandeja. O absorvente pobre é, de preferência, fornecido à bandeja superior na seção de absorção. Em outra modalidade, o absorvente pobre é fornecido de modo que haja bandejas acima do ponto em que o absorvente pobre é fornecido ao absorvedor de óxido de alquileno. Nesta modalidade, água fria ou absorvente pobre adicional que foi resfriado pode ser fornecido no topo do absorvedor de óxido de alquileno para absorver óxido de alquileno ou contaminantes no topo do absorvedor de óxido de alquileno.

[0031] O número de bandejas presentes na seção de absorção dependerá da altura da barreira e da quantidade de retenção de líquido necessária na seção de absorção. De preferência, a seção de absorção compreende pelo menos 20 bandejas, com mais preferência, pelo menos 30 bandejas. De preferência, a seção de absorção compreende menos de 100 bandejas, com mais preferência, menos de 70 bandejas, com a máxima preferência menos de 50 bandejas. Mais bandejas aumentam a capacidade de absorção e o volume de reação da seção de absorção para qualquer altura da barreira, mas adicionar bandejas adicionais aumenta o tamanho da seção de absorção e, portanto, aumenta a despesa envolvida em sua construção e operação.

[0032] A composição de gás está intimamente em contato com o absorvente pobre nas bandejas no absorvedor de óxido de alquileno na presença de um ou mais catalisadores que promovem a carboxilação e a hidrólise. Se isso ocorrer na presença de apenas um catalisador, o catalisador deverá promover a carboxilação e a hidrólise. Se isso ocorrer na presença de dois ou mais catalisadores, cada catalisador poderá, então, promover carboxilação ou hidrólise ou promover as duas reações (desde que pelo menos um catalisador promova a carboxilação e pelo menos um catalisador promova a hidrólise). Em uma modalidade preferencial, a composição de gás é colocada em contato com o absorvente pobre na presença de pelo menos dois catalisadores incluindo um primeiro catalisador que promove a carboxilação e um segundo catalisador que promove a hidrólise.

[0033] Em uma modalidade da invenção, os um ou mais catalisadores que promovem a carboxilação e a hidrólise são homogêneos e o absorvente pobre compreende os um ou mais catalisadores. Catalisadores homogêneos que são conhecidos para promover a carboxilação incluem haletos de metais alcalinos, tais como iodeto de potássio e brometo de potássio, e sais de fosfônio ou amônio orgânicos halogenados, tais como iodeto de tributilmetilfosfônio, iodeto de tetrabutilfosfônio, iodeto de trifenilmetilfosfônio, brometo de trifenilpropilfosfônio, cloreto de trifenilbenzilfosfônio, tetraetilamônio, brometo de tetraetilamônio, brometo de tetrametilamônio, brometo de benziltrietilamônio, brometo de tetrabutilamônio e iodeto de tributilmetilamônio. Catalisadores homogêneos que são conhecidos por promover a hidrólise incluem sais de metais alcalinos básicos, tais como carbonato de potássio, hidróxido de potássio e bicarbonato de potássio, ou metalatos de metais alcalinos, tal como molibdato de potássio. Os sistemas catalisadores homogêneos preferenciais incluem uma combinação de iodeto de potássio e carbonato de potássio e uma combinação de iodeto de potássio e molibdato de potássio.

[0034] Em outra modalidade da invenção, os um ou mais catalisadores que promovem a carboxilação e hidrólise é/são heterogêneos, e o catalisador (ou catalisadores) heterogêneo está contido nas bandejas empilhadas verticalmente. Catalisadores heterogêneos que promovem a carboxilação incluem halogenetos de amônio quaternário e fosfônio quaternário imobilizados em sílica, haletos de amônio quaternário e fosfônio quaternário ligados a grânulos de poliestireno insolúveis, e sais de metal, tais como sais de zinco imobilizados em suportes sólidos que contêm grupos de amônio quaternário ou fosfônio quaternário, tais como resinas de troca iônica que contêm grupos de fosfônio quaternário ou grupos de amônio quaternário. Catalisadores heterogêneos que promovem hidrólise incluem metalatos imobilizados em suportes sólidos, por exemplo, molibdatos, vanadatos ou tungstatos imobilizados em resinas de troca iônica que contêm grupos de amônio quaternário ou fosfônio quaternário, ou ânions básicos, tais como íons de bicarbonato imobilizados em suportes sólidos, por exemplo, bicarbonato imobilizado em resinas de troca iônica que contêm grupos de amônio quaternário ou fosfônio quaternário.

[0035] Na modalidade em que a composição de gás é colocada em contato com o absorvente pobre na presença de pelo menos dois catalisadores, incluindo um primeiro catalisador que promove a carboxilação e um segundo catalisador que promove a hidrólise, a razão entre o primeiro catalisador e o segundo catalisador pode ser ajustada para variar a quantidade de dióxido de carbono consumido ou liberado no absorvedor de óxido de alquileno. Preferencialmente, os gases de absorvedor de óxido de alquileno são parcialmente ou totalmente fornecidos a uma coluna de absorção de dióxido de carbono em que o dióxido de carbono é pelo menos parcialmente absorvido por uma corrente absorvente em recirculação. Ao controlar a quantidade de dióxido de carbono que é consumido ou liberado no absorvedor de óxido de alquileno, a capacidade e o custo de uma coluna absorvente de dióxido de carbono podem ser reduzidos.

[0036] O absorvente pobre compreende pelo menos 5% em peso de água. A água presente no absorvente pobre é usada na hidrólise do óxido de alquileno e do carbonato de alquileno que ocorre no absorvedor de óxido de alquileno. De preferência, o absorvente pobre compreende pelo menos 10% em peso de água, com mais preferência pelo menos 15% em peso de água, com a máxima preferência pelo menos 20% em peso de água. De preferência, o absorvente pobre compreende menos do que 80% em peso de água, com mais preferência até 50% em peso de água, com mais preferência até 30% em peso de água. Níveis mais altos de água no absorvente pobre ainda podem fornecer boa seletividade e desempenho de catalisador, mas maiores quantidades de água requerem remoção adicional de água, com custos de energia e equipamentos associados. O absorvente pobre também pode compreender alquilenoglicol.

[0037] A temperatura no absorvedor de óxido de alquileno é, de preferência, de 50 °C a 160 °C, de preferência, de 80 °C a 150 °C, com mais preferência, de 80 a 120 °C. Isso é mais alto que a temperatura em um absorvedor em um processo convencional e é necessário para promover as reações de carboxilação e hidrólise. Temperaturas superiores a 160 °C não são preferenciais, pois isso pode reduzir a seletividade da conversão de óxido de alquileno em alquilenoglicol. Tanto a composição de gás que compreende óxido de alquileno, alqueno, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água quanto o absorvente pobre são, de preferência, fornecidos ao absorvedor de óxido de alquileno a temperaturas na faixa de 50 °C a 160 °C.

[0038] A pressão no absorvedor de óxido de alquileno é de 1 a 4 MPa, de preferência de 2 a 3 MPa. A pressão preferencial é um ajuste entre pressões mais baixas que requerem equipamentos mais econômicos (por exemplo, equipamentos com paredes mais finas) e pressões mais altas que aumentam a absorção e reduzem o fluxo volumétrico do gás, reduzindo, assim, o tamanho do equipamento e da tubulação.

[0039] Pelo menos 50% do óxido de alquileno que entra no absorvedor de óxido de alquileno é convertido no absorvedor de óxido de alquileno. De preferência, pelo menos 60%, com mais preferência pelo menos 70%, com mais preferência ainda pelo menos 80%, com a máxima preferência pelo menos 90% do óxido de alquileno que entra no absorvedor de óxido de alquileno é convertido no absorvedor de óxido de alquileno. O óxido de alquileno pode sofrer carboxilação, fornecendo carbonato de alquileno. O óxido de alquileno pode sofrer hidrólise, fornecendo alquilenoglicol. Além disso, o carbonato de alquileno que é produzido a partir do óxido de alquileno pode sofrer hidrólise, fornecendo alquilenoglicol.

[0040] De preferência, na presente invenção, o absorvedor de óxido de alquileno faz parte de um sistema de reação e processo para a produção, isolamento e purificação de alquilenoglicol de alquileno por meio do óxido de alquileno correspondente, tais como aqueles descritos no documento EP 2178815 e similares. Será prontamente entendido que o absorvedor será integrado em tal sistema que conterá uma série de vasos de reator, colunas e correntes de reciclagem.

[0041] A composição de gás que compreende óxido de alquileno, alqueno, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água que é fornecida ao absorvedor de óxido de alquileno compreende dióxido de carbono. É possível que a composição de gás possa conter dióxido de carbono insuficiente para alcançar níveis desejados de carboxilação. Opcionalmente, uma fonte adicional de dióxido de carbono é preferencialmente fornecida ao absorvedor de óxido de alquileno, por exemplo, reciclar dióxido de carbono a partir de um reator de finalização, dióxido de carbono a partir de uma seção de remoção de dióxido de carbono ou, na inicialização, dióxido de carbono a partir de uma fonte externa. A razão entre a quantidade total de dióxido de carbono fornecida ao absorvedor de óxido de alquileno e a quantidade de óxido de alquileno fornecida ao absorvedor de óxido de alquileno é, de preferência, entre 5:1 e 1:3, com mais preferência entre 3:1 e 3:5 e, com a máxima preferência, entre 3:1 e 4:5. Uma quantidade maior de dióxido de carbono melhora a seletividade do processo porque a maioria do óxido de alquileno reage com dióxido de carbono para carbonato de alquileno, que é subsequentemente hidrolisado em alquilenoglicol e há menos oportunidade para a reação entre óxido de alquileno e alquilenoglicol para produzir glicóis superiores. No entanto, uma quantidade maior de dióxido de carbono também pode exigir capacidade adicional de remoção de dióxido de carbono no processo e também pode levar a um nível mais alto de formação de subproduto. Alternativamente, operar um reator de óxido de alquileno conectado com uma corrente de gás reciclado que contém o dióxido de carbono em excesso pode afetar adversamente o desempenho do catalisador.

[0042] Os gases que não são absorvidos no absorvedor de óxido de alquileno são, de preferência, parcialmente ou totalmente fornecidos a uma coluna de absorção de dióxido de carbono em que o dióxido de carbono é pelo menos parcialmente absorvido por uma corrente absorvente de recirculação. Os gases que não são absorvidos pela corrente absorvente em recirculação são, de preferência, recombinados com quaisquer gases que contornem a coluna de absorção de dióxido de carbono e são reciclados para o reator de óxido de alquileno. De preferência, os gases são resfriados antes da reciclagem para o reator de óxido de alquileno para reduzir o teor de água. A água removida da corrente de gás pode, opcionalmente, ser recirculada para o absorvedor de óxido de alquileno. O desempenho do catalisador no reator de óxido de alquileno pode ser prejudicado por um excesso de água.

[0043] Se os um ou mais catalisadores que promovem a carboxilação e hidrólise incluírem um catalisador que contém halogênio (por exemplo, um haleto de metal alcalino, um sal de amônio ou fosfônio orgânico halogenado ou um haleto de amônio quaternário ou fosfônio quaternário imobilizado em um suporte sólido), então os gases que são reciclados do absorvedor de óxido de alquileno para o reator de óxido de alquileno podem compreender impurezas que contêm haleto, tais como impurezas que contêm iodeto ou impurezas que contêm brometo. É possível que o catalisador no reator de óxido de alquileno possa ser prejudicado por essas impurezas. Portanto, nesta modalidade, é preferível que os gases que são reciclados do absorvedor de óxido de alquileno para o reator de óxido de alquileno sejam colocados em contato com um ou mais adsorventes de purificação capazes de reduzir a quantidade de impurezas que contêm haleto (especialmente impurezas que contêm iodeto ou impurezas que contêm brometo) antes de entrar em contato com o catalisador no reator de óxido de alquileno. Os um ou mais adsorventes de purificação podem estar localizados dentro dos tubos de reator do reator de óxido de alquileno, dentro do reator de óxido de alquileno a montante dos tubos de reator ou separadamente a montante do reator de óxido de alquileno.

[0044] O absorvente de gordura na parte inferior da seção de absorção ainda pode conter quantidades de óxido de alquileno não reagido. O absorvente de gordura pode conter até 5% em peso de óxido de alquileno ou até 2% em peso de óxido de alquileno. O óxido de alquileno não reagido é, de preferência, convertido em carbonato de alquileno ou alquilenoglicol antes de ser removido do absorvedor.

[0045] O absorvente de gordura é enviado do absorvedor para um hidrolisador, que opera a uma pressão e temperatura mais baixas do que o absorvedor. As vaporizações instantâneas de absorventes no hidrolisador e o óxido de alquileno não convertido entrarão na fase de vapor e não serão convertidos em carbonato de alquileno ou alquilenoglicol. O óxido de alquileno será reciclado para a entrada de gás absorvedor após passar por um compressor. A reciclagem do óxido de alquileno leva a concentrações mais altas de óxido de alquileno no compressor, o que pode ser um risco à segurança, e a concentrações mais altas de óxido de alquileno na entrada do absorvedor, o que pode exigir um absorvedor maior. Além disso, qualquer óxido de alquileno que seja removido com o condensado a jusante do compressor pode reagir sob condições térmicas que podem resultar na formação de subprodutos. O óxido de alquileno pode reagir para formar glicóis e aumentar a demanda química de oxigênio da corrente de águas residuais se a corrente condensada for encaminhada para águas residuais como uma corrente de sangria em vez de ser recuperada.

[0046] De acordo com a presente invenção, o absorvente de gordura é coletado da seção de absorção e passado através do reservatório do absorvedor. O reservatório compreende um ou mais defletores que definem um caminho de fluxo da entrada do reservatório para a saída do reservatório. A via de fluxo pode ser substancialmente semelhante a um reator de fluxo em pistão e fornece tempo de permanência adicional de modo que as reações de carboxilação e/ou hidrólise possam continuar no reservatório. Continuando a reação no reservatório, a quantidade de óxido de alquileno no absorvente de gordura pode ser reduzida para menos de 100 ppm em peso e, de preferência, menos de 10 ppm em peso.

[0047] Em uma modalidade, o absorvente de gordura é coletado em uma bandeja sob a entrada de gás. O absorvente de gordura é, então, passado para o reservatório através da entrada do reservatório. Qualquer condensado que entre com a composição de gás também é coletado na bandeja e encaminhado para o reservatório.

[0048] Em outra modalidade, o absorvente de gordura é coletado em uma bandeja acima da entrada de gás. Isso evita que o absorvente de gordura seja arrastado pelo gás que entra no absorvedor através da entrada de gás. O absorvente de gordura é, então, passado dessa bandeja para uma entrada do reservatório, onde entra no reservatório. O absorvente de gordura pode ser passado por um tubo ou por uma seção de tubo de descida projetada para esse fim. Qualquer condensado que entre com a corrente de gás também é coletado e passado para o reservatório através da entrada do reservatório.

[0049] O reservatório tem uma bandeja, placa ou outro dispositivo no topo do reservatório para evitar que o absorvente de gordura contorne a entrada do reservatório e entre diretamente no reservatório ao longo do caminho do fluxo. Se o absorvente de gordura contornasse a entrada do reservatório, não estaria no reservatório durante o tempo de permanência desejado. A bandeja no topo do reservatório pode ser uma bandeja de chaminé, de preferência, com tampas estendidas para evitar que o líquido ou condensado da entrada de gás passe diretamente para o reservatório. O uso de uma bandeja de chaminé permite que o dióxido de carbono e outros gases produzidos na reação de carboxilação e hidrólise no reservatório sejam passados para o absorvedor.

[0050] Os um ou mais defletores no reservatório podem estar em qualquer número de tamanhos e configurações que fornecem uma via de fluxo com tempo de permanência suficientemente aumentado. O tempo médio de permanência no reservatório é de 5 minutos a 60 minutos e, de preferência, de 9 minutos a 45 minutos. A via de fluxo tem, de preferência, uma ou mais mudanças de direção. Em uma modalidade, os defletores podem ser perpendiculares ao caminho direto entre a entrada do reservatório e a saída do reservatório. Em outra modalidade, os defletores são defletores retos formando um caminho de fluxo entre a entrada do reservatório e a saída do reservatório. Este tipo de defletores cria um caminho de fluxo em serpentina com uma pluralidade de mudanças na direção do fluxo. Em outra modalidade, os defletores podem formar um caminho de fluxo em espiral. Em outra modalidade, os defletores formam uma série de círculos concêntricos em que a via de fluxo se move em direção ao centro do reservatório ou, alternativamente, do centro para o exterior do reservatório. Além dessas modalidades, há um grande número de opções para diferentes números e geometrias de defletores que fornecerão um tempo de permanência aumentado no reservatório e, em alguns casos, fluxo em pistão aproximado entre a entrada do reservatório e a saída do reservatório. Fluxo em pistão significa nenhuma mistura na direção axial (fluxo) (ou seja, nenhuma mistura de volta), mas apenas na direção radial. Qualquer uma dessas modalidades pode ter uma tira no final ou em locais ao longo dos um ou mais defletores que fazem um ângulo com o defletor. Esta tira evita a formação de um fluxo de deslizamento sobre os defletores.

[0051] O absorvente de gordura, depois de passar pelo reservatório, é passado do absorvedor pela saída do reservatório. Em uma modalidade da invenção, pelo menos uma porção do absorvente de gordura é fornecida a um ou mais reatores de finalização. Os reatores de finalização podem incluir reatores adequados para carboxilação, hidrólise ou hidrólise e carboxilação. A temperatura nos um ou mais reatores de finalização é tipicamente de 100 a 200 °C, de preferência, de 100 a 180 °C. A pressão nos um ou mais reatores de finalização é tipicamente de 0,1 a 3 MPa.

[0052] Em outra modalidade, um aquecedor pode estar localizado entre o absorvedor e os um ou mais reatores de finalização. O absorvente de gordura é passado através do aquecedor para aquecer a corrente a uma temperatura na faixa de 130 a 170 °C. Devido às altas temperaturas no aquecedor, qualquer óxido de alquileno remanescente deve ser convertido em carbonato de alquileno ou alquilenoglicol. Em condições adversas, existe a possibilidade de óxido de alquileno adicional no absorvente de gordura que seria convertido neste aquecedor. Qualquer óxido de alquileno não reagido que alcance as etapas a jusante irá sofrer vaporização instantânea e não reagirá de forma eficiente.

[0053] O dióxido de carbono pode ser produzido nos um ou mais reatores de finalização ou no preaquecedor e é, de preferência, separado da corrente de produto quando sai dos um ou mais reatores de finalização e é opcionalmente reciclado para o absorvedor reativo.

[0054] O absorvente de gordura que compreende alquilenoglicol é fornecido a um desidratador. A corrente que é fornecida ao desidratador compreende, de preferência, muito pouco óxido de alquileno ou carbonato de alquileno, isto é, a maioria do óxido de alquileno ou carbonato de alquileno foi convertido em alquilenoglicol antes de fornecer para a coluna do desidratador, seja no absorvedor de óxido de alquileno, em um preaquecedor ou em um reator de finalização. De preferência, a razão molar entre alquilenoglicol e óxido de alquileno e carbonato de alquileno (combinados) na corrente fornecida à coluna do desidratador é maior do que 90:10, com mais preferência, maior do que 95:5, com a máxima preferência, maior do que 99:1.

[0055] O desidratador é, de preferência, uma ou mais colunas, incluindo pelo menos uma coluna de vácuo, de preferência, operando a uma pressão inferior a 0,05 MPa, com mais preferência inferior a 0,025 MPa e com a máxima preferência cerca de 0,0125 MPa.

[0056] A corrente de produto desidratado é purificada para remover impurezas e fornecer uma corrente de produto de alquilenoglicol purificado. Se os um ou mais catalisadores forem catalisadores homogêneos, será necessário separar os um ou mais catalisadores da corrente de produto desidratado, de preferência, em um tanque de vaporização instantânea. Os um ou mais catalisadores homogêneos são, de preferência, recombinados com o absorvente pobre e fornecidos ao absorvedor de óxido de alquileno.

[0057] A Figura 1 representa uma modalidade de uma configuração de defletor no reservatório. A Figura 1-A mostra uma vista superior do reservatório mostrando a entrada do reservatório 10, a saída do reservatório 20 e os defletores 30. Os defletores formam um caminho de fluxo em serpentina da entrada do reservatório 10 para a saída do reservatório 20. Além disso, as tiras adicionais 40 são mostradas na extremidade de cada defletor. A Figura 1-B mostra uma vista lateral do reservatório mostrando a entrada do reservatório 10, a saída do reservatório 20 e uma bandeja 50 no topo do reservatório 60.

[0058] A Figura 2 representa uma outra modalidade de uma configuração de defletor no reservatório. A Figura 2 mostra a entrada do reservatório 110, a saída do reservatório 120 e um defletor 130 formando um caminho de fluxo em espiral.

[0059] A Figura 3 representa outra modalidade de uma configuração de defletor no reservatório. A Figura 3 mostra a entrada do reservatório 210, a saída do reservatório 220 e os defletores 230 formando uma série de círculos concêntricos com aberturas para formar uma pluralidade de caminhos de fluxo circulares entre a entrada do reservatório e a saída do reservatório.

[0060] A Figura 4 representa uma modalidade de uma parte do aparelho absorvedor. A figura mostra a parte inferior da seção de absorção e o reservatório. O reservatório 360 compreende uma pluralidade de defletores 330 dispostos para criar um caminho de fluxo entre a entrada do reservatório 310 e a saída do reservatório 320. A Figura 4 mostra uma configuração possível para a bandeja 350 que separa o reservatório da seção de absorção. A entrada de gás 380 está posicionada acima da bandeja 350. Nessa modalidade, outra bandeja 370 é posicionada acima da entrada de gás para coletar o absorvente de gordura. A bandeja 370 evita que o líquido caia diretamente no dispositivo de entrada de gás, o que resulta no arrastamento do líquido com o gás que entra no absorvedor. O absorvente de gordura é coletado na bandeja 370 e, em seguida, passado para a entrada do reservatório 310 por meio de um tubo descendente, barreira de transbordamento, cano ou outro tipo de conduto. Qualquer condensado que entra com o gás será coletado na bandeja 350 e encaminhado para o reservatório através da entrada 310.

[0061] A Figura 5 representa outra modalidade de uma parte do aparelho absorvedor. Os recursos mostrados na Figura 5 operam da mesma maneira que os mesmos recursos mostrados na Figura 4. A Figura 5 mostra uma modalidade em que o absorvente de gordura é coletado na bandeja 350 juntamente com qualquer condensado da alimentação. Todo o líquido da bandeja 350 é, então, alimentado para o reservatório através da entrada de reservatório 310.

Claims (10)

1. Processo para a preparação de um alquilenoglicol a partir de um alqueno, o qual compreende as etapas de: a. fornecer uma composição de gás que compreende óxido de alquileno, alqueno, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água para um absorvedor de óxido de alquileno através de uma entrada de gás (380), em que o absorvedor compreende uma seção de absorção de bandejas (50; 350, 370) empilhadas verticalmente e um reservatório (60; 360) na parte inferior do dito absorvedor, e permitir que aquela composição de gás passe para cima através da seção de absorção; b. fornecer um absorvente pobre ao topo da seção de absorção e permitir que o absorvente pobre passe para baixo através daquela seção de absorção; c. colocar a composição de gás em contato íntimo com o dito absorvente pobre nas bandejas (50; 350, 370) na seção de absorção na presença de um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise; e d. retirar absorvente de gordura da seção de absorção e passar o absorvente de gordura e qualquer condensado líquido através do reservatório (60; 360), em que o reservatório (60; 360) compreende um ou mais defletores (30, 130, 230, 330) que definem um caminho de fluxo que se aproxima de um fluxo em pistão entre uma entrada de reservatório (10, 110, 210, 310) e uma saída de reservatório (20, 120, 220, 320) entre o(s) um ou mais defletores (30, 130, 230, 330); caracterizado pelo fato de que o fluxo da entrada de reservatório (10, 110, 210, 310) para a saída de reservatório (20, 120, 220, 320) é semelhante ao fluxo em pistão.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o absorvente de gordura e qualquer condensado líquido são coletados em uma bandeja (350) abaixo da entrada de gás (380).

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o absorvente de gordura é coletado em uma bandeja (370) acima da entrada de gás (380) e qualquer condensado líquido é coletado em uma bandeja (350) abaixo da entrada de gás (380).

4. Processo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a bandeja (350) abaixo da entrada de gás (380) está diretamente acima do reservatório (360) e separa o reservatório (360) do resto do absorvedor.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o reservatório (360) compreende pelo menos dois defletores (130, 230), de preferência, pelo menos quatro defletores (30, 130, 230, 330).

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um aquecedor a jusante da saída de reservatório (20, 120, 220, 320) para aquecer corrente do absorvente de gordura a uma temperatura na faixa de 130 a 170°C.

7. Aparelho absorvedor para a absorção reativa de uma composição de gás compreendendo óxido de alquileno, alqueno, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água, caracterizado pelo fato de compreender uma seção de absorção que contém bandejas (50; 350, 370) empilhadas verticalmente e um reservatório (60; 360), em que a seção de absorção tem i. uma entrada para absorvente pobre de líquido no topo daquela seção de absorção, ii. uma entrada para a composição de gás abaixo daquela seção de absorção, iii. uma bandeja (350) para coletar absorvente de gordura acima do reservatório (360), em que, de preferência, a bandeja (350) para coletar o absorvente de gordura está em comunicação fluida direta com uma entrada de reservatório (10, 110, 210, 310), e iv. uma saída para gás não absorvido no topo daquela seção de absorção; e em que o reservatório (60; 360) tem i. uma entrada de reservatório (10, 110, 210, 310) para absorvente de gordura proveniente da seção de absorção e qualquer condensado líquido, ii. uma saída de reservatório (20, 120, 220, 320) para absorvente de gordura, e iii. um ou mais defletores (30, 130, 230, 330) que está/estão posicionado(s) no reservatório (60; 360) para criar um caminho de fluxo que se aproxima de um fluxo em pistão entre a entrada de reservatório (10, 110, 210, 310) e a saída de reservatório (20, 120, 220, 320) entre dito(s) um ou mais defletores (30, 130, 230, 330).

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o reservatório (60; 360) é separado da seção de absorção por uma placa ou bandeja (50; 350), e em que, de preferência, a bandeja (350) é uma bandeja de chaminé que tem uma entrada de reservatório (10, 110, 210, 310) na bandeja e uma pluralidade de aberturas que permitem a passagem de gás do reservatório (360) na seção de absorção.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de ter mais de um defletor (30, 130, 230, 330), em que os defletores (30, 330) estão posicionados paralelos uns aos outros ou em que os defletores (130, 230) estão posicionados para formar uma espiral.

10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre dito(s) um ou mais defletores (30, 130, 230, 330) compreende uma tira (40) perto da extremidade do defletor (30) que faz um ângulo com o defletor.