BR9902677B1 - processo para a recuperar de compostos contidos em uma mistura de produtos pesados. - Google Patents

Description

"PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE COMPOSTOS CONTIDOSEM UMA MISTURA DE PRODUTOS PESADOS".

A presente invenção se refere a um processo para recuperarcompostos presentes em uma mistura de produtos pesados, a dita mistura deprodutos pesados surgindo de um processo para a preparação de um doscompostos que se deseja recuperar.

Tornou-se uma das preocupações essenciais em processosindustriais restringir tão rápido quanto possível o desperdício de produtos(reagentes/produtos finais), não só por razões óbvias de economicidade dosprocessos, mas também por razões ligadas ao meio ambiente, e para se evitaruma multiplicação excessiva do processo de tratamento de efluentes ou deprodutos residuais.

Este problema torna-se mais sério se o processo levar àformação de produtos pesados viscosos, nos quais estão contidas quantidadesnão-desprezíveis de produtos desejados ou produtos potencialmente valiosos.

Este é especialmente o caso na preparação de fenol a partir decumeno.

Deve ficar aqui estabelecido, no escopo da presente invenção,que produtos pesados compreendem os produtos tendo um alto ponto deebulição. No caso particular da reação indicada acima, estes produtos pesadoscontêm principalmente cumil-fenóis e dímeros de a-metil-estireno.

O processo mais comum para tratar produtos pesadosprovenientes da preparação de fenol compreende realizar uma operação decraqueamento térmico destes resíduos. Em maiores detalhes, isto significarealizar uma reação durante a qual as moléculas são dissociadas em produtosdesejados ou potencialmente valiosos, seguida por uma destilação imediatados produtos obtidos na dissolução. A desvantagem deste processo é o fato deque as temperaturas relativamente levadas aplicadas (cerca de 320°C) são acausa do aparecimento de impurezas, tais como os cresóis, que são difíceis deserem separados e que, consequentemente, irão contaminar os compostosrecuperados.

Foi então sugerido empregar catalisadores ácidos, tais comoácido fosfórico, ácido sulfurico ou ácidos sulfônicos orgânicos. O uso docatalisador permite que a temperatura da reação seja abaixa da e assim evita oaparecimento de impurezas contaminantes. No entanto, este processocatalítico tem a desvantagem de tornar difícil o aproveitamento dos resíduosvaliosos obtidos. Por um lado, verificou-se que estes resíduos, além de suaalta viscosidade, contêm sólidos dispersos provenientes da presença docatalisador, e sais de sódio, que contribuem para tornar sua manipulaçãoextremamente complexa, se não impossível. Por outro lado, e isto constituiuma desvantagem principal, estes resíduos sólidos podem, muito facilmente erapidamente, endurecerem formando uma massa, o que tornará o aparelho nãoutilizável pelo menos durante algum tempo. Isto é porque, no caso dosresíduos formarem uma massa, será necessário retirar do aparelho os resíduossolidificados por meios de limpeza mecânicos poderosos.

Como é fácil observar, atualmente, não há processosdisponíveis que permitam que os compostos contidos em uma mistura deprodutos pesados sejam recuperados de modo melhor, e que ao mesmo tempotorne possível, fácil e proveitoso explorar o valor dos resíduos obtidos(essencialmente destruição com recuperação de calor).

Estes objetivos e outros são obtidos pela presente invenção quese refere a um processo para a recuperação de compostos contidos em umamistura de produtos pesados, em que uma reação/destilação é realizada, pormeio do que, por um lado, o referido composto e, por outro lado, os resíduossão obtidos; o processo de acordo com a invenção compreende realizar adilaceração dos resíduos, antes de sua destruição e antes deles formarem umamassa endurecida.

De fato, verificou-se que uma operação de dilaceração dosresíduos obtidos após a reação/destilação evitou o endurecimento/solidificaçãoda massa no aparelho, ou pelo menos permitiu que o início deste fenômenofosse suficientemente retardado até que os resíduos fossem transportados parauma caldeira ou para qualquer outro aparelho onde eles seriam queimados.

Além disso, o processo de acordo com a invenção permite arecuperação de quantidades signifícantes de compostos presentes na misturade produtos pesados.

No entanto, outras vantagens e características da presenteinvenção irão ficar mais claras quando da leitura do relatório descritivo e dosexemplos que seguem.

Assim, o processo de acordo com a invenção envolve arecuperação de compostos contidos em uma mistura de produto pesado.

Primeiramente, a mistura de produtos pesados forma parte dosprodutos sintetizados no decorrer da reação principal.

Tomando por base o exemplo da preparação de fenol a partirde cumeno (reação principal), que compreende a decomposição dointermediário hidroperóxido de cumila, produtos como a-metil-estireno(potencialmente valioso), assim como outros produtos tendo um ponto deebulição maior do que o do fenol, são formados, além do fenol e da acetona.

Em particular, os cumil-fenóis e também os dímeros de α-metil-estireno estãoentre estes produtos.

É esta mistura contendo os cumil-fenóis e também os dímerosde α-metil-estireno que é chamada a mistura de produtos pesados, no casoparticular desta reação. Além disso, deve-se observar que esta mistura éalcalina como o resultado de tratamentos anteriores.

A mistura diretamente obtida após a reação de decomposiçãodo hidroperóxido de cumila é, de forma geral, tratada, principalmente, paraseparar o fenol e a acetona. Em geral, isto é feito realizando pelo menos umestágio de destilação.A mistura de produtos pesados de acordo com a presenteinvenção corresponde à obtida após ter realizado o estágio de separação acimamencionado.

A operação seguinte de reação/destilação (ou craqueamento)de acordo com o processo da invenção pode ser realizada com ou sem umcatalisador. Preferivelmente, a reação é realizada com um catalisador.

Em geral, o catalisador empregado é um catalisador do tipoácido inorgânico ou ácido orgânico. Acido sulfurico é um exemplo apropriadode um ácido inorgânico que pode ser usado como tal catalisador. Exemplos deácidos orgânicos, que podem ser mencionados, incluem, particularmente, osácidos sulfônicos orgânicos e preferivelmente o ácido para-toluenossulfônico.

De acordo com uma forma de realização preferida dainvenção, a reação/destilação da mistura de produtos pesados é realizada napresença de um ácido orgânico, e especialmente o ácido para-toluenossulfônico.

A quantidade de catalisador usada pode ser determinada semdificuldade por um especialista. Para ilustrar isto, a quantidade de catalisadorusada é tal que a concentração de ácido, após a neutralização da base presentena mistura de produtos pesados a ser tratada, seja, mais particularmente, de0,1 a 3%, em peso, do fluxo de mistura a ser tratada.

Em um modo vantajoso, o catalisador é contactado a montantedo aparelho em que o tratamento da mistura de produtos pesados é realizado.

Além disso, e de acordo com uma forma de realizaçãoparticular do processo da invenção, a mistura de produtos pesados é, após tersido levada ao contato com o catalisador, primeiramente homogeneizada.

Para realizar tal etapa, qualquer tipo de misturador clássiconeste campo pode ser usado. Preferivelmente, esta homogeneização érealizada em um misturador estático.

A operação de tratamento da mistura de produtos pesadosconsiste em uma reação/destilação.

Esta etapa é realizada em um reator adequadamente equipadocom meios de agitação.

Além disso, uma coluna de destilação é acoplada a este reator.

Dependendo dos produtos a serem separados, esta coluna temvários pratos teóricos podendo ser entre 3 e 10, e preferivelmente entre 4 e 6.

A coluna pode conter recheios compactados, anéis ou bandejas(perfuradas, bandejas de válvula, bandejas de tampa de bolha, etc).

O processo de acordo com a invenção é realizado sob taiscondições que a temperatura de reação permaneça entre 200 e 300°C, epreferivelmente entre 220 e 260°C. Estas temperaturas se aplicam à pressãoatmosférica.

Fica bastante evidente que não seria um desvio do escopo dapresente invenção se esta operação fosse realizada sob uma pressão reduzida,ou mesmo, sob uma leve superpressão, e nestes casos as temperaturas devemser consequentemente adaptadas.

Os compostos potencialmente valiosos são recuperados notopo da coluna de destilação.

O processo de acordo com a invenção permite, portanto, arecuperação não somente do fenol por craqueamento dos cumil-fenóis namistura de produtos pesados, mas também α-metil-estireno por craqueamentode cumil-fenóis e por craqueamento do dímero de a-metil-estireno.

Após condensar os referidos compostos, uma parte é recicladapara a coluna para constituir o refluxo, e o restante é separado paraarmazenagem ou é submetido a outros tratamentos para separar os diversosconstituintes.

Em um modo muito vantajoso, compostos puros sãorecuperados. Assim, o fenol recuperado de acordo com o processo dainvenção é essencialmente livre de cresóis.Uma variante da presente invenção compreende, uma vez queos compostos foram recuperados, adicionar uma base a fim de neutralizar aacidez residual devido ao uso de catalisador. A justificativa para isto é queverificou-se que a presença de espécies, tais como SO3 e/ou SO2, podeprovocar uma perda de compostos recuperados devido às reações decondensação que são inversas das reações realizadas durante o estágio dereação/destilação.

A fim de evitar ou limitar na medida do possível qualquerprodução significante de espuma, pode ser vantajoso introduzir pelo menosum agente antiespumante no aparelho onde a reação/destilação dos produtospesados é realizada.

Em particular, agentes antiespumantes à base de silicones sãousados, os quais resistentes nas condições de realização da reação/destilação,tais como os produtos da faixa de Rhodoroil® (comercialmente disponível daRhodia Chimie).

Este agente antiespumante é, preferivelmente, introduzidodiretamente no aparelho onde os resíduos são tratados.

A quantidade varia em amplos limites e pode ser definida semdificuldade por um especialista nesta área.

Como foi indicado acima, o processo de acordo com ainvenção compreende, especialmente, a dilaceração dos resíduos que sofrerama operação de reação/destilação, que foi acima descrita.

Em particular, os resíduos são desintegrados na saída dareação/destilação.

Em detalhes, se o processo de acordo com a invenção foraplicado descontinuamente, a operação de dilaceração é então realizadaimediatamente após a reação/destilação.

No caso onde o processo de acordo com a invenção é realizadocontinuamente, a operação de dilaceração é realizada diretamente nosresíduos sem armazenagem intermediária, logo que eles são retirados doaparelho em que a reação/destilação ocorreu. Isto torna possível evitarqualquer endurecimento (pega) posterior, dando uma massa da referidamistura de compostos.

Deve ser aqui mencionado que a taxa de alimentação damistura de produtos pesados e a soma das taxas de compostos e resíduosretirados são adaptadas de tal modo que se tenha uma instalação cujofuncionamento fique continuamente estável.

Uma outra vantagem da presente invenção é que a instalação écompletamente apropriada para um tratamento contínuo.

A operação de dilaceração de acordo com a invenção érealizada por meio de um aparelho que diminui o tamanho das partículas emsuspensão, e que faça a homogeneização e o transporte das referidaspartículas. As bombas maceradoras ou dilaceradoras são, particularmente,adequadas à invenção.

Estas bombas são bem conhecidas pelos especialistas. Elas sãovendidas, por exemplo, pelas seguintes companhias: Moritz, Mouvex, eBaudot-Hardol.

Como uma ilustração, as bombas dilaceradoras podemcompreender um rotor, geralmente, equipado em relação ao eixo de rotação, oreferido rotor tendo, preferivelmente, meios de trituração (tais como dentes deroda, por exemplo). Como para o estator, ele geralmente compreende anéisranhurados.

Os resíduos são assim retirados do reator, em que areação/destilação ocorreu, a fim de serem alimentados a um vaso equipadocom esta bomba.

Não seria um desvio do escopo da presente invenção caso seadicionasse aos resíduos, antes da operação de dilaceração, uma mistura cujoponto de ebulição fosse maior do que a temperatura de ebulição dos resíduos.Por exemplo, pode ser vantajoso adicioná-la aos compostos dealto ponto de ebulição, resultantes da preparação de cumeno.

Os resíduos provenientes do processo de acordo com ainvenção, se apropriado com a adição de uma mistura tendo um alto ponto deebulição, são, consequentemente, dilacerados deste modo antes de seremdestruídos por combustão com a recuperação de calor.

Deve-se observar que, devido à corrosividade destes resíduos,é vantajoso neutralizar estes resíduos após a operação de dilaceração, poradição de uma base aos mesmos. Por exemplo, hidróxidos de metal alcalinopodem ser usados.

Deve-se também mencionar que é possível adicionarcompostos básicos destinados a serem destruídos depois, se estes estiveremdisponíveis na instalação industrial. De forma bem clara, isto é possível namedida em que estes compostos básicos não reajam com os resíduos para darprodutos insolúveis capazes de gerarem problemas operacionais (bloqueio).

Obviamente, os materiais empregados na confecção doaparelho são selecionados de tal modo que possam resistir à corrosividade dosresíduos tratados, principalmente se um catalisador for empregado paraefetuar o estágio de reação/destilação.

Exemplos concretos serão mostrados a seguir:

EXEMPLO

1) 750 kg/h de resíduos tendo a seguinte composição:

* cerca de 40% de cumil-fenóis,

* cerca de 20% de dímeros de a-metil-estireno,

* cerca de 2% de fenol, e

* outros produtos pesados completando 100%, são alimentados aum misturador estático.

Ao mesmo tempo, 15 kg/h de ácido para-toluenossulfônico(65% de solução aquosa) são adicionados.2) A mistura resultante é alimentada em um reator equipado commeios de agitação e aquecido a uma temperatura de 250°C.

Acoplado ao reator, encontra-se uma coluna de destilação com8 bandejas de tampa de bolha.

A taxa de refluxo é 50%.

O tempo de residência dos resíduos no reator é de cerca de 3 horas.

3) No topo da coluna de destilação, um fluxo de 375 kg/h érecuperado, compreendendo:

* cerca de 33% de fenol,

* cerca de 40% de a-metil-estireno,

* cerca de 15% de cumeno, e

* outros produtos não determinados, completando 100%.

O hidróxido de sódio para neutralizar a acidez residual éadicionado ao fluxo destes compostos.

4) 375 kg/h de resíduos são retirados do reator e misturados com200 kg/h de uma mistura de compostos que tem ponto de ebulição abaixo de250°C, e que se originou de uma preparação de cumeno.

Esta mistura é dilacerada por meio de um Mortiz® do tipobomba (bomba dilaceradora) e depois é incinerada sem armazenagemintermediária.

EXEMPLO DE COMPARAÇÃO

O mesmo experimento é realizado, porém, a bomba dilaceradoraé substituída por uma bomba centrífuga convencional.

No entanto, um bloqueio da linha de alimentação daincineração é imediatamente observado.

Claims (12)

1. Processo para a recuperação de compostos contidos em umamistura de produtos pesados, que compreende a etapa de conduzir uma reaçãoe uma destilação realizadas a uma temperatura entre 200 e 300°C para obteros ditos compostos e os resíduos, caracterizado pelo fato de aindacompreender as etapas de: macerar/dilacerar os resíduos por meio de umabomba de maceração/dilaceração diminuindo os tamanhos de partículas dosresíduos; homogeneizar e transportar as partículas antes dos resíduos setransformarem numa massa; e destruir os resíduos.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a etapa de maceração/dilaceração é realizada na saída de umaparelho de destilação.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os produtos pesados são provenientes da fabricação de fenol.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que o fenol é obtido a partir de cumeno.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os resíduos são, antes da etapa de maceração/dilaceração,deixados em contato com uma mistura, subproduto resultante da preparaçãodo cumeno, cujo ponto de ebulição é maior do que o ponto de ebulição dosresíduos.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a reação e a destilação são realizadas na presença de umcatalisador.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que o catalisador é selecionado do grupo consistindo em ácidosulfurico e ácidos sulfônicos orgânicos.

8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os resíduos são neutralizados após a etapa demaceração/dilaceração, antes de serem destruídos.

9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a reação e a destilação são realizadas na presença de umagente antiespumante.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o agente antiespumante é um silicone.

11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a reação e a destilação são conduzidas a uma temperatura de-220 a 260°C.

12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os compostos são neutralizados por uma base.