BR9902053B1

BR9902053B1 - processo para oxidação de olefinas a aldeìdos ou cetonas, ou de aldeìdos aos correpondentes ácidos carboxìlicos.

Info

Publication number: BR9902053B1
Application number: BRPI9902053-0A
Authority: BR
Inventors: Bernd Rinne; Erhard Dr Franken-Stellamans
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2010-11-30
Also published as: US6140544A; ZA992975B; KR100589294B1; DE19819317A1; ID22558A; DE59904685D1; JP4754667B2; EP0953559B1; CA2270353C; EP0953559A1; CN1233610A; ES2192811T3; MY132971A; BR9902053A; TW585803B; SG74140A1; CN1241889C; CA2270353A1; JP2000026354A; DE19819317C2

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA OXIDAÇÃO DE OLEFINAS A ALDEÍDOS OU CETONAS, OU DEALDEÍDOS AOS CORRESPONDENTES ÁCIDOS CARBOXÍLICOS".

A presente invenção refere-se a um processo para a oxidaçãode um gás de reação na presença de uma solução de catalisador, no qual

a) se oxida o gás de reação em um reator na presença da solução docatalisador, sendo que se origina uma mistura de reação que contémgotículas da solução do catalisador e

b) se conduz para um primeiro separador e neste separam-se as gotícu-las da solução do catalisador da mistura de reação e na qual

c) se conduz a mistura de reação remanescente do primeiro separadorpara um aparelho de lavagem e neste remove-se o produto de oxida-ção da mistura de reação.

O processo mencionado é conhecido do estado da técnica (DE 1190 451) e é empregado para a preparação em escala industrial de aldeídos,cetonas ou dos ácidos correspondentes aos aldeídos mediante oxidação deolefinas. Especialmente por este processo, prepara-se acetaldeído a partirde etileno e oxigênio. Para a catálise da reação de oxidação fortemente exo-térmica com oxigênio como agente de oxidação, emprega-se usualmenteuma solução aquosa de cloreto de cobre e cloreto de paládio.

A oxidação realiza-se em um reator à temperatura de ebuliçãoda solução do catalisador aquosa. O calor de reação é evacuado da soluçãodo catalisador, em primeira linha, pela evaporação de água e acetaldeído(resfriamento por ebulição). A mistura de reação originada, contendo essen-cialmente catalisador líquido, vapor de água, acetaldeído gasoso e névoa dasolução do catalisador, é conduzida para um primeiro separador, um cha-mado coletor de névoa, no qual frações de névoa de vapor/gás são removi-dos em grande parte da mistura de reação, por exemplo, por meio de águade lavagem, que é injetada em contracorrente no coletor de névoa. A misturade reação remanescente é resfriada, em seguida, em trocadores de calor,onde são obtidas correntes de condensado contendo catalisador com teor deacetaldeído parcialmente já digno de menção e é lavada com água em umaparelho de lavagem, usualmente uma coluna de água, sendo que a quanti-dade principal do acetaldeído ainda encontrável na fase gasosa se dissolvena água. A fase de água, unida com as correntes de condensado caracteri-zadas por uma maior concentração de acetaldeído, é removida para a elabo-ração. A mistura de reação agora remanescente, que ainda contém peque-nas quantidades de acetaldeído, é reconduzida como gás de circuito para oreator. Condensado contendo catalisador somente com pequeno teor de al-deído é aplicado como água de lavagem para o coletor de névoa.

No processo conhecido é desvantajoso, que a separação do ca-talisador não seja completa. Isto conduz primeiramente a perdas de valiosocatalisador de metal nobre e cobre, o que também influencia desvantajosa-mente a reação de oxidação e segundo, a altos custos de descarte, já que ocatalisador e o cobre chegam à água residual da instalação de elaboração ecom esta têm que ser descartados satisfazendo o meio ambiente.

O objetivo da invenção baseia-se em aperfeiçoar a separação docatalisador.

Este objetivo é solucionado de acordo com a invenção pelo fato,de se passar a mistura de reação do primeiro separador através de um se-gundo separador, que é pós-ligado ao primeiro separador e na frente do a-parelho de lavagem e de se remover no segundo separador solução de cata-lisador restante da mistura de reação.

O objetivo da invenção é, assim, um processo para a oxidaçãode um gás de reação na presença de uma solução de catalisador, no qual

a) o gás de reação é oxidado em um reator na presença da solução docatalisador, sendo que se origina uma mistura de reação, que contémgotículas da solução do catalisador e

b) é conduzido para um primeiro separador e neste as gotículas da solu-ção do catalisador são removidas da mistura de reação e no qual

c) a mistura de reação remanescente do primeiro separador é conduzidado primeiro separador para um aparelho de lavagem e neste o produ-to de oxidação é removido da mistura de reação,

caracterizado pelo fato de sed) conduzir a mistura de reação do primeiro separador através de umsegundo separador, que é pós-ligado ao primeiro separador e pré-Iigado ao aparelho de lavagem e no segundo separador remover so-lução de catalisador restante da mistura de reação.

O objetivo da invenção é especialmente o processo correspon-dente para a preparação de acetaldeído a partir de etileno e oxigênio. Con-cretizações preferidas resultam das sub-reivindicações. Concretizações indi-viduais ou várias das publicadas nas sub-reivindicações podem representarem cada caso por si ou em combinação, soluções do objetivo que lhes ser-vem de base e também as características individuais dentro das categoriasda reivindicação são combináveis desejadamente.

Como segundo separador podem ser empregados, com vanta-gem, os chamados separadores com raias ou separadores de gotas comraias. Nestes, a corrente da mistura de reação é forçada através de estrutu-rações correspondentes, como pás de retorno, para uma esteira em formade espiral, de modo que se origina uma corrente giratória, pelo que as gotí-culas contidas na corrente gasosa em virtude das forças centrífugas que a-parecem são separadas na parede interna externa do separador. As gotícu-las separadas podem ser coletadas, por exemplo, em uma canaleta giratória,retiradas e reconduzidas para o primeiro aparelho de lavagem como água delavagem.

A solução do objetivo em que se baseia a invenção é tanto maissurpreendente como o técnico no assunto não poderia contar com o fato, deque a corrente gasosa é obtida continuamente do primeiro aparelho de Iava-gem, pois em reações exotérmicas, que são efetuadas sob condições deebulição (esfriamento por ebulição), deve-se contar com correntes gasosasfortemente oscilantes, o que depõe contra a aplicação de um separador comraias, especialmente quando a perda de pressão real no separador não éconhecida ou acessível em conseqüência destas correntes gasosas muitodiferentes. Correspondentemente, também não são conhecidas aplicaçõesdestes separadores para correntes gasosas no campo do vapor saturado,isto é, em condições, nas quais o gás e o líquido se apresentam em equilí-brio. Adicionalmente, nestas condições a distribuição do tamanho das gotasnão é conhecida e também não pode ser determinada. Por isso, as gotastambém poderiam ser pequenas demais para uma separação com êxito.

Além disso, a disposição do separador foi escolhida ao contráriodas afirmações usuais, comuns ao técnico, isto é, a corrente do separadordisposto verticalmente realiza-se de cima para baixo, a corrente apresenta,portanto, um componente principal na direção da gravidade. Além disso, a-inda há o perigo, de que as pás de retorno são revestidas com depósitos docatalisador, o que teria prejudicado a aceleração da corrente gasosa na dire-ção da periferia (produção de raias). Além disso, é surpreendente, que nãosão necessários nem uma hélice para coletar o líquido separado nem umaligação de enxaguamento.

O objetivo da invenção, por conseguinte, é igualmente o empre-go de um separador com raias para separar gotículas de correntes gasosasno campo do vapor saturado.

As vantagens do processo de acordo com a invenção são vistas,entre outras, em que a perda de catalisador de metal nobre valioso e, juntocom isso, a carga da água residual da instalação é diminuída com metaispesados. Além disso, mostrou-se, que nos aparelhos e peças da instalação,que são pós-ligados ao separador com raias, os danos regridem ou são evi-tados em conseqüência da corrosão de furos e/ou de fissura devido às ten-sões internas, pois nestas partes da instalação chega menos solução do ca-talisador que favorece fortemente a corrosão dos furos e a corrosão de fissu-ra devido às tensões internas. Por isso, agora podem ser utilizados materiaismais baratos do que até agora para estes aparelhos. Além disso, ocorrên-cias de fouling (depósitos) na coluna de lavagem retrocedem. Um outro efei-to positivo é que em dados ademais iguais, a produção de acetaldeído podeser aumentada e, na verdade, pelos seguintes motivos: aumentando-se acorrente de gás de circuito, o que é favorável no sentido de uma maior pro-dução, então ocorre uma espumação reforçada da solução do catalisador e,com isso, uma remoção nitidamente reforçada de solução de catalisador doreator para os aparelhos seguintes com as desvantagens citadas. Com aseparação de acordo com a invenção, este comportamento não é mais tãodesvantajoso, pois em conseqüência da excelente separação a solução docatalisador distribuída pode ser novamente reconduzida.

A seguir, descreve-se mais detalhadamente, por exemplo, umaconcretização da invenção à vista do fluxograma do processo representadona figura e à vista de experiências de funcionamento. Por este meio, não étencionada uma limitação da invenção de alguma maneira.

A parte conhecida do processo já foi descrita mais acima, razãopela qual aqui só são mencionados os índices de referência. 1 representareator, 2 representa etileno, 3 representa oxigênio, 4 representa mistura dereação, 5 representa primeiro separador (coletor de névoa), 6 representaágua de lavagem, 7 representa um primeiro resfriador, 8 representa um se-gundo resfriador, 9 representa condensado contendo catalisador, 10 repre-senta aparelho de lavagem (coluna de lavagem), 11 representa água e 12representa água contendo acetaldeído.

De acordo com a invenção, após o primeiro aparelho de lava-gem 5 e antes da coluna de lavagem 10 e especialmente antes do primeiroresfriador 7, está disposto verticalmente um separador com raias 13 comosegundo separador. Neste a mistura de reação 4 é conduzida para baixa pormeio de pás de retorno (não representada) para uma corrente giratória (se-ta). O separador com raias 13 apresenta internamente uma canaleta de cir-culação 14. Desta canaleta 14 a solução do catalisador separada é evacua-da, misturada com o condensado 9 contendo catalisador obtido do primeiroresfriador 7 e é injetada como água de lavagem 6 no primeiro aparelho delavagem 5.

Experiências de funcionamento:

Em uma instalação industrial para a preparação de acetaldeído apartir de etileno e oxigênio foi instalado correspondentemente à figura, umseparador de gotas com raias de acordo com a invenção. Resultado: a ca-pacidade da instalação poderia ser aumentada de 120000 t/a de acetaldeídopara 135000 t/a e a carga da água residual da instalação com cobre e palá-dio retrocedeu em torno do fator 50.

Claims

1. Processo para oxidação de olefinas a aldeídos ou cetonas,ou de aldeídos aos correspondentes ácidos carboxílicos, na presença deuma solução aquosa de catalisador, compreendendoa) oxidar-se o gás de reação em um reator na presença da solução decatalisador para formar uma mistura de reação que contém gotículasda solução de catalisador eb) conduzir-se a mistura de reação a um primeiro separador onde asgotículas da solução de catalisador são removidas da mistura de reação,c) conduzir-se a mistura de reação remanescente do primeiro separadora um aparelho de lavagem para remover da mistura de reação o pro-duto de oxidação,o dito processo sendo caracterizado pelo fato ded) conduzir-se a mistura de reação do primeiro separador através de umseparador centrífugo tendo meios para gerar um fluxo giratório e queestá situado a jusante do primeiro separador e a montante ao apare-lho de lavagem e de, no separador centrífugo, remover-se da misturade reação solução aquosa de catalisador residual.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de se utilizarem pás de deflexão para a geração de fluxo giratório.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a olefina ser etileno.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o separador centrífugo é feito de titânio.