BRPI0408043B1 - Processo para conduzir reações limitadas por equilíbrio de pelo menos um reagente para produzir pelo menos um produto - Google Patents

Description

"PROCESSO PARA CONDUZIR REAÇÕES LIMITADAS POR EQUILÍBRIO DE PELO MENOS UM REAGENTE PARA PRODUZIR PELO MENOS UM PRODUTO".

Antecedentes da invenção Esta invenção pertence a um processo para produzir um produto de reação via reações limitadas por equilíbrio, tais como reações de esterificação e alcoólise (ou transesterificação), onde o processo é conduzido usando dois estágios de reator e o produto ou produtos desejados das reações limitadas por equilíbrio são removidos na fase vapor, preferivelmente do segundo estágio do reator Reações limitadas por equilíbrio geralmente envolvem a reação de dois ou mais reagentes para produzir pelo menos um produto e, tipicamente, um co-produto. Para alcançar uma maior conversão para o(s) produto(s) desejado(s), várias técnicas têm sido sugeridas tais como remover o co-produto e/ou produto do menstruo para manter uma força acionadora no sentido do produto.

Reações limitadas por equilíbrio são freqüentemente conduzidas em um reator único com produto sendo seletivamente removido do menstruo da reação ou em uma pluralidade de reatores nos quais produto é separado do mênstruo da reação em cada um dos estágios do reator. Um tipo de processo de reator multiestágio é divulgado nas patentes U.S. 5,811,574 e 5,900,125, as quais divulgam um processo e um aparelho para a preparação contínua de alquil ésteres de ácido (met)acrílico reagindo ácido (met) acrílico e alcanóis monohídricos de 1 a 8 átomos de carbono na fase sem solvente, líquida, homogênea, em temperaturas elevadas e na presença de um catalisador de esterificação ácido. No processo divulgado, o ácido (met)acrílico, o alcanol e catalisador ácido são continuamente alimentados- a uma zona de reação que consiste de uma cascata de pelo menos duas regiões de reação conectadas em série, e a corrente de descarga de uma região de reação forma uma corrente de alimentação de uma região de reação a jusante. A cascata pode ter de duas a quatro regiões de reação espacialmente separadas uma da outra. Estas patentes divulgam um processo de destilação azeotrópica aquosa no qual o acrilato de alquila alvo formado na zona de reação é separado do catalisador e ácido inicial via o topo de uma zona de retificação montada na zona de reação como um componente de pelo menos uma mistura azeotrópica de água ou água e alcanol inicial como componentes adicionais em adição ao acrilato de alquila. 0 destilado resultante é separado em pelo menos uma fase orgânica contendo o acrilato de alquila e em pelo menos uma fase aquosa contendo água. Uma parte da fase orgânica contendo acrilato de alquila é reciclada via o topo da zona de retificação. A fase orgânica restante, a qual não contém ácido inicial, é alimentada a equipamento a jusante para isolar o acrilato de alquila alvo do alcanol inicial e outras impurezas tendo pontos de ebulição mais baixos e mais altos que o éster alvo. Também é divulgado que este processo deve preferivelmente ser usado para a preparação de acrilato de n-butila porque os pontos de ebulição de acrilato de n-butila e ácido acrílico são comparativamente próximos entre si. É adicionalmente divulgado que o teor de água nas misturas azeotrópicas de água/acrilato de alquila ou água/alcanol/acrilato de alquila aumenta com o aumento do peso molecular do acrilato de alquila. Maior utilização de energia e equipamentos maiores são necessários se este processo de destilação azeotrópico for usado para a preparação de acrilatos de pesos moleculares mais altos, tais como acrilato de 2-etilhexila. A patente U.S. 5,883,288 divulga um processo para a preparação contínua de alquil ésteres de ácido (met)acrílico reagindo ácido (met)acrílico e alcanóis monohídricos de 1 a 8 átomos de carbono na presença de um catalisador de esterificação ácido em uma zona de reação. A zona de reação pode consistir de uma cascata de pelo menos duas regiões de reação conectadas em série, e a corrente de descarga de uma região de reação forma uma corrente de alimentação de uma região de reação à jusante. A cascata pode ter de duas a quatro regiões de reação espacialmente separadas uma da outra. Uma mistura de produtos é descarregada da zona de reação e alimentada a uma unidade de retificação (I) e separada em pelo menos um produto compreendendo o alquil éster de ácido (met)acrílico e um produto compreendendo o catalisador. 0 alquil éster de produto de ácido (met)acrílico é então alimentado a uma unidade de retificação adicional (II) e separado por retificação. A desvantagem de tal processo é que o catalisador ácido é enviado com a mistura da reação da zona de reação para uma unidade de retificação (I), ao invés de ser deixado a ficar na zona de reação. A combinação de alta concentração de catalisador ácido e altas temperaturas na seção inferior e no fundo da unidade de retificação (I) leva a altas taxas de corrosão, entupimento de equipamento e reações laterais indesejadas, tais como a decomposição do catalisador ácido.

Conseqüentemente, um processo melhorado para conduzir reações limitadas por equilíbrio é procurado o qual minimizaria e/ou eliminaria os problemas associados com a condução das reações e com a recuperação de reagentes não reagidos e produto.

Sumário da invenção 0 processo desta invenção relaciona-se com a condução de uma reação limitada por equilíbrio em pelo menos duas zonas de reação, onde pelo menos uma porção de um produto contendo menstruo de reação de fase líquida produzido em uma primeira zona do reator é fornecido a uma segunda zona de reação e onde o produto produzido na primeira zona de reação também é produzido na segunda zona de reação e é removido da segunda zona de reação na fase vapor. A temperatura e pressão na segunda zona de reação são suficientes para craquear pesados, por exemplo, pesados de Adição de Michael, formados em ou introduzidos na citada segunda zona de reação e vaporizar pelo menos uma porção do produto com a produção do mesmo. Tal processo permite a remoção de produto do sistema da reação enquanto catalisador desejavelmente permanece no sistema de reação. 0 processo desta invenção não requer o uso de uma coluna de destilação azeotrópica aquosa para separar o produto éster do ácido inicial alvo. Embora tipicamente somente um produto seja ultimamente procurado, o processo desta invenção pode simultaneamente produzir dois ou mais produtos. Por exemplo, ácido acrílico pode ser reagido com uma mistura de 2-etilhexanol e butanol para produzir os correspondentes acrilatos de 2-etilhexila e butila.

Para os propósitos da presente invenção, o termo "pesados" significa compostos tendo um ponto de ebulição mais alto do que o do produto éster alvo. Para um processo produzir mais do que um produto éster, pesados são compostos tendo um ponto de ebulição mais alto do que o ponto de ebulição do produto éster de ebulição mais alta. Exemplos de pesados incluem oxiésteres, tais como propionatos de alcoxi ou propionatos de acriloxi, formados via a reação de adição de Michael do produto éster alvo com o alcanol inicial e/ou ácido inicial. 0 processo desta invenção relaciona-se em parte com a condução de uma reação limitada por equilíbrio de pelo menos um reagente para produzir pelo menos um produto, compreendendo: a. reagir o citado pelo menos um reagente em uma primeira zona de reação mantida sob condições de reação, incluindo temperatura e pressão, suficientes para produzir o citado pelo menos um produto e suficientes para manter pelo menos uma porção do citado pelo menos um reagente e o citado pelo menos um produto na fase líquida. b. extrair uma fração líquida contendo o citado pelo menos um reagente e o citado pelo menos um produto da citada primeira zona de reação, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida extraída em uma segunda zona de reação mantida sob condições de reação, incluindo temperatura e pressão, suficientes para (i) produzir o citado pelo menos um produto, (ii) craquear pesados formados em ou introduzidos na citada segunda zona de reação e (iii) vaporizar pelo menos uma porção do citado pelo menos um produto com a produção do mesmo; c. extrair uma fração vapor pelo topo da citada segunda zona de reação, a citada fração vapor do topo compreendendo o citado pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração vapor de topo extraída em pelo menos uma zona de condensação para produzir o citado pelo menos um produto na fase líquida; d. extrair uma fração liquida da citada pelo menos uma zona de condensação, a citada fração líquida compreendendo o citado pelo menos um produto e água, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida extraída em pelo menos uma zona de separação para prover por separação de fases uma fração líquida orgânica compreendendo o citado pelo menos um produto e uma fração líquida aquosa compreendendo água; e. extrair a citada fração líquida orgânica da citada pelo menos uma zona de separação, a citada fração líquida orgânica compreendendo o citado pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração liquida orgânica extraída em uma zona de destilação de recuperação de pelo menos um reagente e uma fração líquida de fundos compreendendo o citado pelo menos um produto, f. extrair a citada fração líquida de fundos da citada zona de destilação de recuperação de pelo menos um reagente, a citada fração líquida de fundos compreendendo o citado pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida de fundos extraída em uma zona de destilação de pelo menos um produto para prover uma fração de topo compreendendo o citado pelo menos um produto e uma fração líquida de fundos compreendendo pesados; e g. recuperar o citado pelo menos um produto da citada fração de topo extraída.

Nesta configuração, correntes de alimentação de pureza mais baixa, por exemplo, correntes de 2-etilhexanol bruto ou de ácido acrílico bruto contendo altas concentrações de dímero de ácido acrílico ou outros pesados de adição de Michael podem ser utilizados no processo desta invenção. Em uma configuração, correntes contendo resíduos pesados geradas de outros processos que empregam reações limitadas por equilíbrio similares, por exemplo, processos limitados por equilíbrio integrados, podem ser empregadas como matérias-primas. Também, nesta configuração, o produto pode ser eficientemente removido da zona de reação enquanto o catalisador desejavelmente permanece na zona de reação. 0 processo desta invenção também se relaciona em parte com a condução de uma reação limitada por equilíbrio de pelo menos um reagente para produzir pelo menos um produto, compreendendo: a. reagir o citado pelo menos um reagente em uma primeira zona de reação mantida sob condições de reação, incluindo temperatura e pressão, suficientes para produzir o citado pelo menos um produto e suficientes para manter pelo menos uma porção do citado pelo menos um reagente e o citado pelo menos um produto na fase líquida; b. extrair uma fração líquida contendo o citado pelo menos um reagente e o citado pelo menos um produto da citada primeira zona de reação, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida extraída em uma segunda zona de reação mantida sob condições de reação, incluindo temperatura e pressão, suficientes para (i) produzir o citado pelo menos um produto, (ii) craquear pesados formados em ou introduzidos na citada segunda zona de reação e (iii) vaporizar pelo menos uma porção do citado pelo menos um produto com a produção do mesmo; c. extrair uma fração vapor de topo da citada segunda zona de reação, a citada fração vapor de topo compreendendo o citado pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração vapor de topo extraída em pelo menos uma zona de condensação para produzir o citado pelo menos um produto na fase líquida, e introduzir pelo menos um inibidor de polímerízação na citada pelo menos uma zona de condensação; d. extrair uma fração líquida da citada pelo menos uma zona de condensação, a citada fração líquida compreendendo o citado pelo menos um produto e água, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida extraída em pelo menos uma zona de separação para prover por separação de fases uma fração líquida orgânica compreendendo o citado pelo menos um produto e uma fração líquida aquosa compreendendo água; e. extrair a citada fração líquida orgânica da citada pelo menos uma zona de separação, a citada fração líquida orgânica compreendendo o citado pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida orgânica extraída em uma zona de destilação de pelo menos um produto para prover uma fração de topo compreendendo o citado pelo menos um reagente e uma fração líquida de fundos compreendendo o citado pelo menos um produto, e introduzir pelo menos um inibidor de polimerização na citada uma zona de destilação de pelo menos um produto; f. extrair a citada fração líquida de fundos da citada zona de destilação de recuperação de pelo menos um reagente, a citada fração líquida de fundos compreendendo o citado pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida de fundos extraída em uma zona de destilação de pelo menos um produto para prover uma fração de topo compreendendo o citado pelo menos um produto e uma fração líquida de fundos compreendendo pesados, e introduzir pelo menos um inibidor de polimerização na citada uma zona de destilação de pelo menos um produto; g. extrair da citada uma zona de destilação de pelo menos um produto uma fração de fundos compreendendo pelo menos um inibidor de polimerização e fornecer pelo menos uma porção da fração de fundos extraída para a citada pelo menos uma zona de condensação, a citada zona de destilação de recuperação de pelo menos um reagente, a citada uma zona de destilação de pelo menos um produto e uma zona de destilação de remoção de água, em uma quantidade suficiente para minimizar ou eliminar a polimerização do citado pelo menos um reagente e o citado pelo menos um produto; e h. recuperar o citado pelo menos um produto da citada fração de topo extraída.

Nesta configuração, inibidores de polimerização são reusados no processo reciclando a fração de fundos extraída contendo inibidores de polimerização da uma zona de destilação de pelo menos um produto para a pelo menos uma zona de condensação, a zona de destilação de recuperação de pelo menos um reagente, a zona de destilação de pelo menos um produto e a zona de destilação de remoção de água. Em adição a ser eficiente em custos, a reciclagem de inibidores de polimerização para as várias zonas de destilação controla a polimerização indesejável. Por exemplo, monômeros reativos tais como ácido acrílico e acrilato de 2-etilhexila prontamente se formam por polimerização via radical livre se não bem inibidos. Este processo é adicionalmente eficiente em custos em que a corrente de reciclagem retorna pesados para a segunda zona de reação para craqueamento.

Em uma outra configuração, o processo acima também compreende gerar na primeira zona de reação e, sob condições de reação da primeira zona de reação, uma fração vapor compreendendo água, pelo menos uma porção do um reagente e pelo menos uma porção do um produto, extrair a fração vapor da primeira zona de reação e introduzir a fração vapor em uma zona de destilação de remoção de pelo menos água, extrair a fração vapor de topo da pelo menos uma zona de remoção de água, introduzir pelo menos uma porção da fração vapor de topo extraída em pelo menos uma zona de condensação para produzir uma fração líquida, extrair a fração líquida da pelo menos uma zona de condensação, a fração líquida compreendendo agua, pelo menos uma porção do um reagente e pelo menos uma porção do um produto, introduzir pelo menos uma porção da fração líquida extraída em pelo menos uma zona de separação para prover por separação de fases uma fração líquida orgânica compreendendo a pelo menos uma porção do pelo menos um reagente e pelo menos uma porção do pelo menos um produto e uma fração líquida aquosa compreendendo água; e extrair a fração líquida orgânica da pelo menos uma zona de separação, a fração líquida orgânica compreendendo pelo menos uma porção do pelo menos um reagente e pelo menos uma porção do pelo menos um produto, e reciclar pelo menos uma porção da fração líquida extraída para a uma zona de destilação de remoção de pelo menos água. Nesta configuração, água gerada na primeira zona de reação é efetivamente removida da primeira zona de reação. A configuração única da primeira e segunda zonas de reação, zona de condensação, zona de separação e zona de destilação de recuperação de reagente é vantajosa ao permitir a produção de uma fração líquida de fundos (a partir da zona de destilação de recuperação de reagente) tendo altas concentrações de acrilato de 2-etilhexila, por exemplo, pelo menos 50 por cento em peso, e não tendo essencialmente nenhum ácido acrílico. Este processo permite a remoção de produto da zona de reação enquanto catalisador desejavelmente permanece no sistema de reação. 0 processo da invenção não requer o uso de uma coluna de destilação azeotrópica aquosa para separar o produto éster desejado do ácido inicial. 0 processo desta invenção é particularmente aplicável na produção de ésteres, especialmente ésteres que contêm insaturação etilênica ou outros grupos reativos gue podem levar a reações laterais indesejadas. Processos vantajosos incluem a formação de acrilatos de alquila e metacrilatos de alquila a partir de alcanóis de 4 a cerca de 12 átomos de carbono, e ácido acrílico ou ácido metacrílico, Um aspecto preferido desta invenção pertence a processos para produzir acrilato de 2-etilhexíla a partir de 2-etilhexanol e ácido acrílico.

Descrição resumida dos desenhos A fig. 1 é uma representação esquemática de um processo para produzir acrilato de 2-etilhexila a partir de ácido acrílico e 2-etilhexanol de acordo com uma configuração desta invenção.

Descrição das configurações preferidas Esta invenção relaciona-se com um processo para conduzir reações limitadas por equilíbrio. Esta invenção pertence amplamente a qualquer processo de reação limitada por equilíbrio; entretanto, o processo é o mais útil para produzir produtos de equilíbrio orgânicos, especialmente ésteres. 0 processo pode ser conduzido em bateladas, mas preferivelmente é empregado como um processo contínuo no qual os reagentes e quaisquer adjuvantes, tais como catalisadores, inibidores e solventes, são adicionados periodicamente ou ininterruptamente a, e produtos são removidos periodicamente ou ininterruptamente de, as zonas de reação. A discussão seguinte faz referência ao uso de pelo menos dois reagentes para fins de conveniência. Deve ser entendido nos aspectos desta invenção onde um único reagente é usado para a reação limitada por equilíbrio, que a descrição se aplica igualmente. Similarmente, referência é feita a um co-produto para fins de conveniência. Reações limitadas por equilíbrio onde nenhum co-produto é formado também são abrangidas pela invenção.

Processos típicos de reação limitada por equilíbrio incluem reações de esterificação e alcoólise. As reações de esterificação envolvem a produção de um éster por reação de um álcool com um ácido carboxílico. Um co-produto, água, também é produzido. Em reações de alcoólise (transesterificação), um éster é reagido com um álcool com um intercâmbio ocorrendo.

Os ácidos carboxílicos usados no processo desta invenção freqüentemente podem ser representados pela fórmula R'C(0)0H, onde R' é um grupo contendo hidrocarbila de 1 a cerca de 8, preferivelmente 1 a cerca de 4, átomos de carbono e pode ser alifático ou cicloalifático saturado ou insaturado (incluindo alifático e cicloalifático ramificado e não ramificado que pode ser saturado ou conter insaturação etilênica), arila, alcarila (alquila cíclico, linear e ramificado), aralquila (alquila cíclico, linear e ramificado), ou qualquer dos precedentes contendo um heteroátomo tal como oxigênio, enxofre, nitrogênio e fósforo, e R' pode ser substituído com um ou mais substituintes contendo heteroátomo tais como haletos. Em processos de alcoólise, os ésteres geralmente podem ser representados pela fórmula R'C(0)0R" onde R' é como definido acima e R" é um grupo contendo hidrocarbila de 4 a cerca de 12, preferivelmente 4 a cerca de 8, átomos de carbono e pode ser alifático ou cicloalifático saturado ou insaturado (incluindo alifático e cicloalifático ramificado e não ramificado que pode ser saturado ou conter insaturação etilênica), arila, alcarila (alquila cíclico, linear e ramificado), aralquila (alquila cíclico, linear e ramificado), ou qualquer dos precedentes contendo um heteroátomo tal como oxigênio, enxofre, nitrogênio ou fósforo. Os álcoois podem ser representados pela fórmula R'"OH onde R'" é um grupo contendo hidrocarbila de 4 a cerca de 12 átomos de carbono e pode ser alifático ou cicloalifático saturado ou insaturado, arila, alcarila, aralquila, ou qualquer dos precedentes contendo um heteroátomo tal como oxigênio, enxofre, nitrogênio ou fósforo, e R'" pode ser substituído com um ou mais substituintes contendo heteroátomo tais como haletos, com a ressalva que em uma reação de alcoólise, R'" seja outro que R". Os produtos podem ser representados pela fórmula R'C(0)OR'". 0 processo desta invenção pode ser usado para simultaneamente produzir mais do que um produto de equilíbrio. Por exemplo, mais do que um ácido ou éster podem ser usados ou mais do que um álcool pode ser usado para formar uma mistura de ésteres. Usando duas zonas de reação operando sob condições diferentes, uma corrente de produto contendo um produto éster pode ser recuperada da zona de reação primária e um produto éster de ebulição mais alta pode ser recuperado do reator secundário. Alternativamente, ambos produtos podem ser recuperados da zona de reação secundária, quer ambos em uma corrente de vapor ou um na corrente de vapor e o outro em uma corrente líquida de produto.

Usos particularmente atrativos do processo desta invenção estão na produção de acetatos, acrilatos, propionatos e metacrilatos onde R'" tem 4 a cerca de 12 carbonos, preferivelmente 4 a 11, mais preferivelmente 4 a 8, e o mais preferivelmente 5 a 8 átomos de carbono. Exemplos de álcoois adequados incluem n-butanol, isobutanol, pentanol, hexanol, 2-etilhexanol, metoxipropanol, etoxietanol, metoxibutanol, etoxipropanol, etoxibutanol, butoxietanol, butoxietoxietanol, etoxietoxietanol, e metoxietoxietanol. A alimentação de ácido carboxílico preferivelmente contém 2 a 4 carbonos. Exemplos de ácidos carboxílicos preferidos incluem ácido acético, ácido acrílico, ácido propiônico, e ácido metacrílico.

0 processo é convencionalmente conduzido em temperaturas dentro da faixa de cerca de 02C a cerca de 200EC, preferivelmente na faixa de cerca de 4Q2C a cerca de 150aC, mas abaixo de uma temperatura que provoque degradação indevida de reagentes, produtos desejados, ou qualquer catalisador usado. Temperaturas que são muito baixas resultam em taxas de reação mais baixas e temperaturas que são muito altas resultam em mais subprodutos e têm taxas de corrosão mais altas. A temperatura da segunda zona de reação (junto com a pressão) deve ser suficiente para craquear pesados, por exemplo, pesados de adição de Michael, formados em ou introduzidos na segunda zona de reação e para vaporizar pelo menos uma porção do produto éster com a produção do mesmo. Entretanto, a temperatura da segunda zona de reação não deve provocar a degradação indevida de reagentes, produtos desejados, ou qualquer catalisador usado. Onde um regente contém um outro grupo reativo, por exemplo, insaturação no caso de parcelas acrílicas e metacrílicas, a temperatura deve ficar abaixo daquela que provoque reações laterais indesejadas. Em alguma extensão, as reações de polimerização podem ser controladas usando inibidores, e assim a temperatura operacional das zonas de reação também será influenciada por concentração de inibidor. A pressão sob a qual reações limitadas por equilíbrio podem ser conduzidas também podem variar amplamente. Tipicamente, as pressões variam de sub-atmosféricas a superatmosféricas, por exemplo, de cerca de 0,01 a cerca de 100 bar, o mais freqüentemente de cerca de 0,02 a cerca de 10 ou cerca de 15 bar absoluta. Como indicado acima, a temperatura e pressão da segunda zona de reação devem ser suficientes para craquear pesados, por exemplo, pesados de adição de Michael, formados em ou introduzidos na segunda zona de reação e para vaporizar pelo menos uma porção do produto éster com a produção do mesmo. A reação é conduzida na presença de um meio líquido. Um ou mais de os reagentes, produtos, co-produtos e produtos de reações laterais podem constituir o meio líquido para a reação. 0 meio líquido pode opcionalmente compreender um solvente. O mênstruo da reação na primeira zona de reação preferivelmente é diferente daquele na segunda zona de reação. Onde um solvente é usado, ele é preferivelmente substancialmente inerte sob condições de reação.

Muitas reações limitadas por equilíbrio empregam um catalisador. Catalisadores apropriados para a reação limitada por equilíbrio podem ser usados nos processos desta invenção. Para esterificação, os catalisadores são freqüentemente ácidos tais como ácido sulfúrico, ácidos sulfônicos e resinas de troca ácida, e para reações de alcoólise, óxidos e alcóxidos metálicos tais como de álcali, alcalino terrosos, metais de transição e de terras raras, chumbo, bismuto e estanho e o similar. 0 catalisador é usado em uma quantidade catalítica, e a quantidade de catalisador pode variar amplamente. Os catalisadores homogêneos são freqüentemente usados na faixa de cerca de 0,001 a cerca de 10 ou cerca de 20 por cento em peso do mênstruo líquido, e catalisadores homogêneos tipicamente compreendem de cerca de 10 a cerca de 60 por cento do volume da zona de reação. Concentrações de catalisador mais baixas resultam em taxas de esterificação e de craqueamento mais baixas e uma purga mais alta a partir da primeira e/ou segunda zonas de reação. Concentrações de catalisador mais altas geralmente produzem mais subprodutos e têm taxas de corrosão mais altas. Quando empregando catalisadores de ácido sulfônico tais como ácido dodecilbenzeno sulfônico (DBSA), uma quantidade pequena de água deve estar presente, por exemplo, de cerca de 0,01 por cento em peso ou menor até cerca de 1 por cento em peso ou maior, preferivelmente menor que cerca de 1 por cento em peso, na primeira e/ou segunda zonas de reação para minimizar a formação do sulfonato éster.

Outros adjuvantes podem estar contidos no meio líquido de reação, tal como antioxidantes, estabilizantes, tamponadores, inibidores de polimerização e.o similar. Fenotiazina (PZ) é o inibidor preferido. Uma vez que PZ não é solúvel em água, hdroquinona (HQ) é preferivelmente usada como o inibidor para correntes aquosas. 0 monometíl éter de hidroquinona (MEHQ) é o inibidor de despacho de produto preferido e é usado na coluna de destilação de recuperação de produto. Ar ou oxigênio é usado para intensificar a eficiência dos inibidores. Uma pressão parcial de oxigênio de cerca de 0,05 a cerca de 1,0, preferivelmente de cerca de 0,1 a cerca de 0,8 mm de Hg na base da coluna é preferida para todas as colunas. O processo desta invenção é conduzido em pelo menos uma primeira zona de reação e pelo menos uma segunda zona de reação. A pelo menos uma primeira zona de reação preferivelmente é mantida sob condições de reação tais que pelo menos uma porção dos pelo menos dois reagentes e pelo menos um produto sejam mantidos na fase líquida. Preferivelmente, sob as condições da primeira zona de reação incluindo formação de qualquer azeotropo, o equilíbrio vapor-líquido para o pelo menos um produto é tal que pelo menos cerca de 70, preferivelmente pelo menos cerca de 80, por cento do produto na primeira zona de reação estejam na fase líquida. Preferivelmente, sob as condições da primeira zona de reação incluindo formação de qualquer azeotropo, o equilíbrio vapor-líquido para os pelo menos dois reagentes é tal que pelo menos cerca de 50, preferivelmente pelo menos cerca de 70, por cento de cada reagente na primeira zona de reação estejam na fase líquida. A primeira zona de reação pode ser um vaso único ou pode compreender dois ou mais vasos discretos, um ou mais dos quais pode ser um tanque agitado ou mexido. A primeira zona de reação é operada sob condições tais que essencialmente nenhum craqueamento ocorra na primeira zona de reação. Em uma configuração, uma corrente de topo pode ser tomada para remover co-produto (por exemplo, água, da esterificação de álcool com ácido carboxílico) e, portanto, acionar a reação adicionalmente no sentido da conversão para o produto desejado. Geralmente, a corrente de topo é submetida a operação de retificação ou outra unidade de separação tal como liquefação, condensação e separação de fase líquida, absorção ou adsorção e separação por membrana, para recuperar reagentes para reciclar para a zona de reação. Em uma outra configuração, uma corrente de topo é removida da primeira zona de reação, permitindo assim o uso de um reator de fluxo de plugue. Devido nenhuma corrente de topo necessitar ser tomada, economias em equipamentos e energia podem ser alcançadas.

Geralmente, o tempo de residência do menstruo líquido na primeira zona de reação é suficiente para render produção em uma concentração dentro de 50, tipicamente dentro de 70, e algumas vezes pelo menos cerca de 90 ou 95, por cento da concentração de equilíbrio teórica do produto no mênstruo da reação sob as condições da reação (para dadas concentrações de reagente). Vantajosamente, pelo menos cerca de 50, preferivelmente pelo menos cerca de 70, e o mais preferivelmente entre cerca de 75 a 95, por cento da quantidade total de produto produzido no processo são produzidos na primeira zona de reação.

As quantidades relativas dos reagentes alimentados à primeira zona de reação também podem variar amplamente e freqüentemente serão selecionadas baseadas em fatores econômicos. Em muitos processos comerciais de reação limitada por equilíbrio, os reagentes são alimentados em uma razão aproximadamente estequiométrica para produzir o produto desejado, mais quaisquer quantidades adicionais requeridas para compensar perdas devido a reações laterais. Freqüentemente, para reações de esterificação e alcoólise, a razão de moles do álcool para ácido ou éster é de cerca de 0,9:1 a cerca de 1,1:1. Preferivelmente, a primeira zona de reação é operada tal que uma quantidade equivalente a pelo menos cerca de 50, preferivelmente pelo menos cerca de 70, e o mais preferivelmente entre cerca de 75 e 95, por cento da alimentação fresca de pelo menos um dos reagentes seja consumida. Deve ser entendido que a quantidade dos reagentes, e suas concentrações relativas, na primeira zona de reação podem ser diferentes daquelas da alimentação fresca devido à reciclagem de reagentes não reagidos. Geralmente, qualquer reciclagem de reagentes é para a primeira zona de reação para intensificar a força de acionamento para o produto desejado. Líquido é extraído da primeira zona de reação, cujo líquido contém produto e reagentes. Pelo menos uma porção deste líquido é introduzida em uma segunda zona de reação. Embora em muitos casos, essencialmente todo o líquido extraído da primeira zona de reação seja passado para a segunda zona de reação, o amplo conceito desta invenção contempla, por exemplo, uma etapa de separação por interposiçao ser usada para remover produto e/ou co-produto do líquido. A separação pode simplesmente ser uma separação de fase líquida para remover, por exemplo, água de operação de uma unidade de esterificação, de flasheamento ou de destilação, ou produto ou co-produto via uma separação por membrana ou uma etapa de absorção ou adsorção. Também, uma porção da corrente líquida pode ser usada para outro processamento. Reagente adicional pode ser provido para a segunda zona de reação como uma alimentação fresca ou por reciclagem.

Como a primeira zona de reação, a segunda zona de reação pode ser um vaso único ou pode compreender dois ou mais vasos discretos. As condições da segunda zona de reação são mantidas tais que o produto seja preferivelmente produzido na fase líquida e então vaporizado. Preferivelmente, um agente redutor de ponto de ebulição, preferivelmente água, está presente para abaixar o ponto de ebulição do produto para evitar efeitos prejudiciais de altas temperaturas ou vácuo forte, caro. Preferivelmente, sob as condições da segunda zona de reação, o equilíbrio vapor-líquido para o pelo menos um produto é tal que menos que cerca de 50, preferivelmente menos que cerca de 30, por cento do produto na segunda zona de reação estejam na fase líquida. Em muitos casos, sob as condições da segunda zona de reação, o equilíbrio vapor-líquido para os pelo menos dois reagentes resulta em pelo menos um reagente sendo vaporizado tal que menos que cerca de 50, e algumas vezes menos que cerca de 30, por cento de pelo menos um de, algumas vezes ambos, os reagentes na segunda zona de reação estarem na fase líquida. Geralmente pelo menos 5, tipicamente pelo menos cerca de 10, e tanto quanto cerca de 50, por cento do reagente fresco alimentado ao sistema de reação que é consumido no sistema de reação é consumido na segunda zona de reação.

Freqüentemente as reações na segunda zona de reação são conduzidas em temperaturas dentro da faixa de cerca de 0aC a cerca de 2002C, mais tipicamente de cerca de 40BC a cerca de 1702C, mas abaixo de uma temperatura que provoque degradação indevida dos reagentes, produtos desejados, catalisador ou reações laterais desejadas. A temperatura da segunda zona de reação (junto com a pressão) deve ser suficiente para craquear pesados, por exemplo, pesados de adição de Michael, formados em ou introduzidos na segunda zona de reação e para vaporizar pelo menos uma porção do produto éster com a produção do mesmo. Onde um reagente contém um outro grupo reativo, por exemplo, insaturação no caso de parcelas acrílicas e metacrílicas, a temperatura deve também ficar abaixo daquela que provoque reações laterais indesejáveis tais como polimerização. Inibidores de polimerização podem ser usados para estender a faixa de temperatura desejável para a reação. A pressão na zona de reação secundária pode também variar amplamente. Tipicamente, faixa de pressões de subatmosférica a superatmosférica, por exemplo, de cerca de 0,01 a cerca de 100 bar, o mais freqüente de cerca de 0,02 a cerca de 10 ou cerca de 15 bar, absoluta. A reação na segunda zona de reação é conduzida na presença de um líquido compreendendo pelo menos um de: (A) pelo menos um dos citados reagentes; (B) um produto outro que o produto substancialmente vaporizado, onde não mais que um produto é pretendido a ser formado; (C) um co-produto outro que um co-produto substancialmente vaporizado, e (D) pelo menos um outro componente líquido, por exemplo, um solvente. Vapor é extraído da segunda zona de reação e compreende (i) pelo menos um dos reagentes, (ii) o produto, e (iii) o co-produto, se algum.

Embora a reação limitada por equilíbrio seja uma reação de esterificação ou alcoólise, é possível para o ácido ou éster dimerizar ou gerar outros pesados. Para a esterificação de ácido acrílico e 2-etilhexanol para formar acrilato de 2-etilhexila, os pesados são formados por uma reação de adição de Michael. 0 dímero ou produto de pesados é tipicamente um produto de equilíbrio. 0 processo desta invenção facilita o craqueamento do dímero e outros pesados. Particularmente, a segunda zona de reação pode ser operada em temperaturas suficientemente altas para craquear o dímero e pesados, e o dímero e pesados podem compreender uma porção substancial do mênstruo líquido, por exemplo, pelo menos cerca de 10, mais tipicamente, cerca de 20 a cerca de 90 ou mais, por cento em peso do mênstruo. Os resíduos pesados, incluindo pesados não craqueáveis, inibidores de polimerização, catalisador e polímeros, são purgados via as caudas da segunda zona de reação.

Em uma configuração, o processo da invenção adicionalmente compreende extrair uma fração líquida de fundos da segunda zona de reação, a citada fração líquida de fundos compreendendo pesados, inibidores e catalisador, e reciclar pelo menos uma porção da citada fração líquida de fundos para pelo menos uma de a primeira e/ou a segunda zonas de reação.

Também é contemplado que o processo pode compreender extrair uma fração líquida de fundos da uma zona de destilação de pelo menos um produto, a citada fração líquida de fundos compreendendo pesados, e reciclar pelo menos uma porção da citada fração líquida de fundos extraída para pelo menos uma de a primeira e/ou a segunda zonas de reação. 0 processo da invenção pode ser operado tal que água seja produzida na primeira zona de reação e, sob condições de reação da citada primeira zona de reação, uma fração vapor compreendendo água, pelo menos uma porção do citado pelo menos um reagente e pelo menos uma porção do pelo menos um produto, sejam geradas e a citada fração vapor seja extraída pelo topo da citada primeira zona de reação e introduzida em uma zona de destilação de remoção de pelo menos água. 0 processo da invenção também pode ser operado de uma maneira que pelo menos uma porção de pelo menos um reagente seja introduzida na metade superior de uma coluna de destilação de remoção de água. 0 processo desta invenção será adicionalmente descrito com relação à esterificação de ácido acrílico com 2-etilhexanol. Embora esta seja uma maneira preferida para produzir acrílato de 2-etilhexila, não é pretendido limitar os aspectos mais amplos desta invenção.

Como uma visão geral resumida, acrilato de 2-etilhexila é preparado por esterificação catalisada com ácido de ácido acrílico com 2-etilhexanol. No processo ácido acrílico é esterificado com um catalisador ácido homogêneo em corrida de dois reatores em série. No primeiro reator, água é removida pelo topo. A corrente de cauda contendo acrilato de 2-etilhexila, reagentes não reagidos, e subproduto é enviada para um segundo reator para aumentar a conversão e craquear pesados. Acrilato de 2-etilhexila, reagentes não reagidos, e subprodutos, são recuperados no produto de topo do segundo reator. Este produto de topo é refinado para proporcionar acrilato de 2-etilhexila essencialmente puro.

Com referência à fig. 1, ácido acrílico fresco é alimentado via linha 10 para um primeiro reator 100. 2-Etilhexanol fresco pode ser alimentado diretamente ao reator 100 via linha 10 e/ou índiretamente via linha 31 e/ou linhas 62 e 61. A razão molar de 2-etilhexanol fresco para ácido acrílico fresco preferivelmente é de cerca de 0,9:1 a cerca de 1,1:1. O ácido acrílico e 2-etilhexanol fornecidos ao reator 100 são tipicamente de purezas padrões. Entretanto, como um resultado dos processos da presente invenção, concentrações mais altas de impurezas típicas na corrente de ácido acrílico são mais bem toleradas. Por exemplo, o ácido acrílico alimentado ao reator 100 pode conter até 2 ou mais por cento em peso de dímero de ácido acrílico, uma impureza comumente presente na alimentação de ácido acrílico. O dímero de ácido acrílico é prontamente craqueado pela operação de alta temperatura do segundo reator 200 como discutido aqui. Similarmente, como um resultado do esquema de refinamento único, é possível facilmente remover impurezas derivadas de alcanol, o que permite o uso de uma alimentação de alcanol de grau inferior. A capacidade para usar uma ampla faixa de ácido e álcool leva a economias econômicas significativas. A reação é executada na presença de um catalisador ácido que é introduzido via linha 10 no reator 100. Catalisadores ácidos ilustrativos incluem, por exemplo, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, e resinas que contêm grupos funcionais ácidos. Preferivelmente, o catalisador é um ácido alquil benzeno sulfônico de cadeia longa tal como ácido dodecilbenzeno sulfônico (DBSA). Catalisador DBSA e variações dele são descritas na patente U.S. 5,231,222, a divulgação da qual é incorporada aqui por referência. Em relação a outros catalisadores, DBSA gera significativamente menos impurezas e pesados durante a esterificação de ácido acrílico com 2-etilhexanol; portanto, eficiências mais altas são alcançadas com DBSA como um resultado de baixa impureza e formação de pesados. DBSA é um catalisador homogêneo. Contudo, a reação é executada usando DBSA porque, ao contrário de processo convencional empregando DBSA, que requerería etapas de recuperação de catalisador, nos presentes processos DBSA é simplesmente ciclado via as linhas 21 e 23 entre os reatores 100 e 200. Os reatores 100 e 200 e linhas de suprimento 10, 20, 21 e 23 são construídos de materiais resistentes à corrosão pelo catalisador ácido. No reator 100 a quantidade de DBSA preferivelmente é de cerca de 0,1 a cerca de 10, mais preferivelmente de cerca de 0,5 a cerca de 2, por cento em peso do mênstruo líquido. DBSA é purgado do processo durante operação normal, assim a composição de catalisador para o reator 100 ou 200 pode ser como catalisador puro ou como uma solução do catalisador com ácido acrílico, 2-etilhexanol, líquido de reciclagem ou qualquer outra corrente do processo. É bem sabido na técnica que inibidores químicos são empregados para inibir a formação de polímeros derivados de ácido acrílico e/ou acrilato de 2-etilhexila. Os inibidores são providos ao reator 100 através da coluna de destilação de remoção de água 300, preferivelmente via introdução na metade superior daquela coluna. Os inibidores incluem fenotíazina (PZ), hidroquinona (HQ), e o monometil éter de hidroquinona (MEHQ). É geralmente aceito que formação de polímero ocorra em áreas onde a temperatura é alta, tal como o reator e colunas de destilação, ou naquelas áreas onde vapor condensa sobre superfícies frias. PZ é utilizado em correntes orgânicas e HQ e/ou MEHQ em correntes de água. A quantidade de inibidores usada depende do processo. A concentração de inibidores químicos no reator 100 será de cerca de 50 a cerca de 30.000, por exemplo, cerca de 10.000 ppm em peso baseado no peso do mênstruo líquido.

Além dos inibidores químicos, oxigênio é adicionado ao reator 100 para reforçar a inibição de formação de polímero. 0 uso de oxigênio é bem conhecido na técnica. O oxigênio pode ser adicionado como oxigênio puro, como uma mistura com um gás inerte, ou preferivelmente como ar. 0 oxigênio é fornecido por um pulverizador de ar provido no fundo do reator (não mostrado). O reator 100 é um reator do tipo de tanque para a reação de ácido acrílico com 2-etilhexanol e é projetado para permitir a remoção de água para forçar o equilíbrio da reação para acrílato. Uma conversão de cerca de 70 a cerca de 85 por cento é desejada. Uma porção do líquido no reator 100 é tirada para um reevaporador {não mostrado) para aumentar a temperatura do líquido. O reevaporador pode ser um tubo convencional em um vaso de casca. A taxa de transformação em volume através do reevaporador deve garantir que os conteúdos do reator sejam bem agitados e uniformemente aquecidos. Alternativamente, um reator encamisado projetado para gerar o calor requerido e provido com agitadores mecânicos pode ser usado em lugar do reator de tanque e reevaporador. A temperatura no reator 100 pode variar de cerca de 80 a cerca de 17Q2C, mas é o mais preferido manter a temperatura dentro da faixa de cerca de 100 a cerca de 1308C. A corrente de retorno do evaporador está, portanto em uma temperatura cerca de 5 a cerca de 15aC mais alta. O tempo médio de residência no reator 100 preferivelmente é de cerca de 1 a cerca de 6 horas. A pressão no reator 100 preferivelmente é mantida de cerca de 100 a cerca de 1000 mm de Hg (0,13 a 1,33 bar) absoluta. 0 líquido no reator 100 preferivelmente contém menos que 1 por cento em peso de água e preferivelmente está em uma fase única. A reação de esterificação gera água que é removida do topo e fornecida ao fundo de uma coluna de destilação de remoção de água 300. Como registrado acima, remover água aciona a reação no sentido de acrilato de 2-etilhexila, A coluna de destilação 300 pode ser ligada ao topo do reator. A coluna de destilação 300 é de projeto padrão de engenharia e pode usar bandejas ou enchimentos. Para acomodar qualquer arraste do catalisador DBSA, as bandejas de fundo podem necessitar serem construídas de um metal que possa manusear líquido altamente corrosivo. Para evitar a polimerização e outras reações de entupimento na coluna de destilação 300, inibidores convencionais tais como hidroquinona e fenotiazina são introduzidos via linhas 31 e 32 na coluna 300, diluídos por 2-etilhexanol ou algum outro líquido do processo. Ao invés de alimentar o material inicial de alcanol diretamente no reator 100, pelo menos uma porção do material inicial de alcanol pode ser introduzida na seção superior da coluna de destilação 300. O topo da coluna de destilação 300 é removido como um vapor via linha 30 e fornecido a um condensador (não mostrado) e então para o separador 800, o qual preferivelmente é um decantador. No condensador, o vapor é condensado e o líquido resultante é separado por fases no separador 800, com uma porção da fase orgânica sendo retornada via linha 81 para a coluna de destilação 300 e o restante da fase orgânica sendo purgado para remover quaisquer impurezas e subprodutos indesejados de baixa ebulição, e a fase aquosa sendo enviada via linha 80 para descarte ou para um outro dispositivo de separação (não mostrado) para recuperar orgânicos da fase aquosa. 0 mênstruo de reação líquido do reator 100 é fornecido via linha 20 para o reator 200. 0 reator 200 é um reator de tanque padrão equipado com um pulverizador de ar (não mostrado). Uma porção do líquido no reator 200 é tirada para um reevaporador (não mostrado) para aumentar a temperatura do líquido. A taxa de transformação em volume pelo reevaporador deve garantir que os conteúdos do reator sejam bem agitados e mantidos na temperatura desejada. A temperatura operacional no reator 200 é mais alta do que no reator 100 e a faixa preferida é de 115SC ou cerca de 1352C a cerca de 1502C. A corrente de retomo do reevaporador é cerca de 52C a cerca de 152C mais alta que a temperatura de reator preferida. A temperatura mais alta não só facilita a conversão do 2-etilhexanol e ácido acrílico restantes para produto, mas muito importantemente, sob estas condições, permite os pesados serem craqueados de volta para acrilato de 2-etilhexila, ácido acrílico e 2-etilhexanol. A pressão operacional no reator 200 preferivelmente é mais baixa do que a pressão no reator 100, e a faixa preferida é cerca de 10 a 200 mm de Hg absoluta (cerca de 0,01 a 0,26 bar absoluta). O tempo de residência no reator 200 é de cerca de 1 a cerca de 6 horas. Água é alimentada ao reator 200 para manter uma concentração de cerca de 1 por cento em peso do mênstruo líquido para operação efetiva do catalisador, e para facilitar a vaporização de acrilato de 2 etilhexila. A concentração de DBSA no segundo reator é cerca de 1 a cerca de 20, preferivelmente cerca de 5 a cerca de 15, por exemplo, cerca de 10, por cento em peso baseado no peso do mênstruo líquido. Como com o reator 100, inibidor é adicionado através de todo o reator 200 para reduzir polimerizaçao. A corrente líquida de fundo do reator 200, a qual contém pesados e catalisador, é reciclada via linhas 21 e 23 para o reator 100. A corrente de fundo do reator 200 é mais rica em catalisador e pesados que do reator 100. Deve também ser notado que a concentração de inibidor também é mais alta que no primeiro reator, devido ao ciclo dos pesados entre os reatores 100 e 200. Uma purga desta corrente de reciclagem pode ser tirada via linha 21. 0 sistema de reação único deste processo permite a reciclagem de pesados, catalisador e inibidores. Em processos convencionais toda a corrente de pesados contendo o catalisador e inibidores é tipicamente descartada. Portanto, os processos desta invenção permitem menor utilização de catalisador e inibidor e custo reduzido de inibidor e catalisador.

Acrilato de 2-etilhexila, água e ácido acrílico não reagido e 2-etílhexanol são removidos como um vapor do reator 200 e fornecidos via linha 22 para o condensador 400 e então para o separador 500. 0 separador 500 preferivelmente é um decantador. Inibidor quer fresco ou reciclado é introduzido via linha 41 no condensador 400. No condensador 400, o vapor é condensado e o líquido resultante é fornecido via linha 40 ao separador 500 onde ele é separado por fases, com a fase orgânica sendo fornecia via linha 51 para a coluna de destilação de recuperação de reagente 600 e pelo menos uma porção da fase aquosa sendo enviada via linha 50 para o reator 200. Inibidor quer fresco ou reciclado é introduzido via linha 62 na coluna de destilação 600. 0 propósito primário da coluna de destilação 600 é separar a corrente de líquido orgânico do separador 500 em uma fração cauda contendo acrilato de 2-etilhexila e pesados, e uma corrente de topo compreendendo 2-etilhexanol e ácido acrílico. A fração cauda é essencialmente livre de 2-etilhexanol e ácido acrílico. 0 projeto da coluna é consistente com a prática de engenharia convencional e pode usar enchimento ou bandejas. Nesta configuração, a temperatura base da coluna de destilação 600 é de cerca de 1202C a cerca de 160 aC com uma pressão de cerca de 10 a cerca de 100 mm de Hg (0,01 a 0,13 bar absoluta). A corrente de topo da coluna de destilação 600 é reciclada via linha 61 de volta para qualquer de ou ambos os reatores 100 e 200. A fração cauda da coluna de destilação 600 é fornecida via linha 60 para a coluna de destilação de recuperação de produto 700. Inibidor fresco é introduzido via linha 72 dentro da coluna de destilação 700. A coluna 700 separa a fração cauda em uma corrente de topo de acrilato de 2-etilhexila e uma corrente de cauda de pesados. A corrente de cauda é reciclada via as linhas 70 e 73 para qualquer de ou ambos os reatores 100 e 200. A corrente de cauda também contém inibidores que, como descrito anteriormente, são desejavelmente reciclados. O projeto da coluna é consistente com a prática de engenharia convencional e pode usar enchimento ou bandejas. A temperatura base da coluna é cerca de 120SC a cerca de 160aC com uma pressão de cerca de 10 a cerca de 100 mm de Hg (0,01 a 0,13 bar absoluta). Alternativamente, uma corrente de vapor pode ser extraída da porção de fundo ou base da coluna 600 e condensada para formar uma corrente de acrílato de 2-etilhexila, eliminando assim a necessidade da coluna de destilação 700.

Como registrado acima, o processo desta invenção pode ser usado para produzir outros produtos a partir de reações limitadas por equilíbrio. No exemplo seguinte, acrilato de 2-etilhexila é produzido por um processo de acordo com esta invenção. Todas as partes e porcentagens são em peso a menos que indicado ao contrário.

Exemplo 1 Este esquema de processo deste exemplo é mostrado na figura 1. Um total de 379 g/h de 2-etilhexanol fresco, 352 g/h via linha 31 e 27 g/h via linhas 62 e 61, e 215 g/h de ácido acrílico fresco, via linha 10, são alimentados continuamente a um primeiro reator (100). A razão molar de 2-etilhexanol fresco para ácido acrílico fresco é cerca de 1 para 1. 2-Etilhexanol e ácido acrílico não reagidos são reciclados através da linha 61 para o reator 100 em 172 g/h; a corrente de reciclagem contém 30 por cento de ácido acrílico, 42 por cento de 2-etilhexanol, 19 por cento de acrilato de 2-etilhexila, 4 por cento de água, e 5 por cento de outros componentes. A solução de inibidor de reciclagem é alimentada pela linha 32 em 22 g/h. Catalisador ácido dodecilbenzeno sulfônico fresco é alimentado ao reator 100 pela linha 10 em cerca de 1 g/h, junto com 55 g/h de solução de catalisador de reciclagem de um segundo reator (200) através da linha 23. O reator 100 é operado em uma temperatura de 125SC e uma pressão de 310 mm de Hg absoluta. O tempo de residência no reator 100 é de cerca de 4,5 a cerca de 5,5 horas. Uma corrente de vapor rica em água é removida do reator 100 e enviada para uma coluna de remoção de água (300), a qual é operada em uma pressão hidrostática de 300 mm de Hg absoluta. O vapor de topo da coluna 300 é condensado em um condensador (não mostrado) e decantado em um separador (800) . A fase aquosa é removida pela linha 80 em uma taxa de 55 g/h. Uma porção da fase orgânica é retornada à coluna 300 via linha 81 e o restante é removido via linha 33 em uma taxa de 3 g/h para purgar impurezas e subprodutos indesejados de baixa ebulição. Um líquido de reação a 786 g/h, contendo cerca de 1% de catalisador ácido dodecilbenzeno sulfônico e cerca de 0,5% de água, é descarregado do reator 100 e alimentado ao reator 200 através da linha 20. O reator 200 é operado em uma temperatura de 130eC, uma pressão de 40 mm de Hg absoluta, e um tempo de residência de 2,5 a 3,5 horas. A concentração do catalisador ácido dodecilbenzeno sulfônico no reator 200 é cerca de 10% e a concentração de água no reator 200 é cerca de 0,1%. Água é alimentada ao reator 200 através da linha 50 em uma taxa de 255 g/h. Uma corrente de vapor é removida do reator 200 através da linha 22, condensada em um condensador (400) e decantada em um separador (500). A fase orgânica do separador 500 é alimentada a uma coluna de recuperação de reagente (600) via linha 51 em uma taxa de 762 g/h. A fase aquosa do separador 500 é retornada ao reator 200 via linha 50. A solução de inibidor fresco é alimentada ao condensador 400 pela linha 41 em 6 g/h junto com 33 g/h de solução de inibidor de reciclagem. Uma corrente de purga de resíduo é removida do reator 200 via linha 21 em uma taxa de 8 g/h. A coluna de recuperação de reagente 600 é operada em uma pressão hidrostática de 75 mm de Hg absoluta, uma temperatura de topo de cerca de 110aC e uma temperatura de base de cerca de 1452C. Os reagentes não reagidos são recuperados como um destilado e reciclados para o reator 100 pela linha 61. Uma corrente líquida, a qual é essencialmente livre de 2-etilhexanol e ácido acrílico, é recuperada da base da coluna 600 em uma taxa de 590 g/h e alimentada a uma coluna de recuperação de produto (700) via linha 60. A solução de inibidor fresco, usando 2-etilhexanol como portador de inibidor, é alimentada à coluna 600 pela linha 62 em uma taxa de 27 g/h. A coluna de recuperação de produto 700 é operada em uma pressão hidrostática de 18 mm de Hg absoluta, uma temperatura de topo de cerca de 120eC e uma temperatura de base de cerca de 125aC. Acrilato de 2-etilhexila refinado é recuperado como um destilado em uma taxa de 549 g/h com uma pureza de 99,7 por cento. Uma corrente líquida é removida do fundo em uma taxa de 55 g/h e usada como solução de inibidor reciclado para a coluna 300 e condensador 400. A solução de inibidor fresco, usando acrilato de 2-etilhexila puro como portador de inibidor, é alimentada à coluna 700 pela linha 72 em uma taxa de 14 g/h.

Embora a invenção tenha sido ilustrada pelo exemplo precedente, ela não deve ser interpretada como sendo limitada dessa forma; mas ao contrário, a invenção abrange a área genérica como divulgada aqui anteriormente. Várias modificações e configurações podem ser produzidas sem se desviar do espírito e escopo da mesma.

Claims (10)

1. Processo para conduzir uma reação limitada por equilíbrio de pelo menos um reagente para produzir pelo menos um produto, caracterizado pelo fato de compreender: a. reagir pelo menos um reagente em uma primeira zona de reação mantida sob condições de reação, incluindo temperatura e pressão, suficientes para produzir pelo menos um produto, e suficientes para manter pelo menos uma porção de pelo menos um reagente e pelo menos um produto na fase líquida; b. extrair uma fração líquida contendo pelo menos um reagente e pelo menos um produto da citada primeira zona de reação; e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida extraída em uma segunda zona de reação mantida sob condições de reação, incluindo temperatura e pressão, suficientes para (i) produzir pelo menos um produto, (ii) craquear resíduos pesados formados em ou introduzidos na citada segunda zona de reação, e (iii) vaporizar pelo menos uma porção de pelo menos um produto com a produção do mesmo; c. extrair uma fração de vapor de topo da citada segunda zona de reação, a citada fração de vapor de topo compreendendo pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração de vapor de topo extraída em pelo menos uma zona de condensação, para produzir pelo menos um produto na fase líquida; d. extrair uma fração líquida a partir de pelo menos uma zona de condensação, a citada fração líquida compreendendo pelo menos um produto e água, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida extraída em pelo menos uma zona de separação, para prover através da separação de fases, uma fração líquida orgânica compreendendo pelo menos um produto e uma fração líquida aquosa compreendendo água; e. extrair a citada fração líquida orgânica de pelo menos uma zona de separação, a citada fração líquida orgânica compreendendo pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da fração líquida orgânica extraída em pelo menos uma zona de destilação de recuperação de um reagente para prover uma fração de topo compreendendo pelo menos um reagente e a fração líquida de fundo compreendendo pelo menos um produto; f. extrair a citada fração líquida de fundo da citada zona de destilação de recuperação de pelo menos um reagente, a citada fração líquida de fundo compreendendo pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida de fundo na zona de destilação de recuperação do pelo menos um produto para prover uma fração de topo compreendendo pelo menos um produto e uma fração líquida de fundo compreendendo resíduos pesados; e g. recuperar pelo menos um produto da citada fração de topo extraída.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de na etapa (a) pelo menos um reagente compreender uma corrente de ácido acrílico bruto contendo dímero de ácido acrílico e/ou outros resíduos pesados da adição de Michael, e uma matéria-prima contendo álcool compreendendo uma corrente de 2-etilhexanol bruto.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o citado reagente compreender uma matéria-prima contendo ácido carboxílico e/ou uma matéria prima contendo álcool gerada a partir de uma corrente contendo resíduos pesados de outro processo que emprega uma reação limitada por equilíbrio.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o citado produto ser representado pela fórmula R'C(0)0R'", o citado reagente ser representado pela fórmula R'C(0)0H, e um outro reagente ser representado pela fórmula R'"OH, onde R' é um grupo contendo hidrocarbila de 1 a 8 átomos de carbono, e R'" ser um grupo contendo hidrocarbila de 4 a 12 átomos de carbono.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de acrilato de butila e acrilato de 2-etilhexila serem simultaneamente produzidos.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o catalisador compreender um ácido sulfúrico, um ácido sulfônico ou uma resina de troca ácida.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de pelo menos 1 por cento em peso de água estar presente na segunda zona de reação.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a reação limitada por equilíbrio ser uma esterificação de um ácido carboxílico de 2 a 4 carbonos com um álcool de 4 a 12 carbonos.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o ácido carboxílico compreender ácido acrílico e o álcool compreender 2-etilhexanol.

10. Processo para conduzir uma reação limitada por equilíbrio de pelo menos um reagente para produzir pelo menos um produto, caracterizado pelo fato de compreender: a. reagir pelo menos um reagente em uma primeira zona de reação mantida sob condições de reação, incluindo temperatura e pressão, suficientes para produzir pelo menos um produto e suficientes para manter pelo menos uma porção de pelo menos um reagente e pelo menos um produto na fase líquida; b. extrair uma fração líquida contendo pelo menos um reagente e pelo menos um produto da citada primeira zona de reação, e introduzir pelo menos uma porção da referida fração líquida extraída em uma segunda zona de reação mantida sob condições de reação, incluindo temperatura e pressão, suficientes para (i) produzir pelo menos um produto, (ii) craquear resíduos pesados formados em ou introduzidos na citada segunda zona de reação, e (iii) vaporizar pelo menos uma porção de pelo menos um produto com a produção do mesmo; c. extrair uma fração de vapor de topo da citada segunda zona de reação, a citada fração de vapor de topo compreendendo pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração de vapor de topo extraída em pelo menos uma zona de condensação para produzir pelo menos um produto na fase líquida, e introduzir pelo menos um inibidor de polimerização em pelo menos uma zona de condensação; d. extrair uma fração líquida de pelo menos uma zona de condensação, a citada fração líquida compreendendo pelo menos um produto e água, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida extraída em pelo menos uma zona de separação para prover, através da separação de fases, uma fração líquida orgânica compreendendo pelo menos um produto e uma fração líquida aquosa compreendendo água; e. extrair a citada fração líquida orgânica de pelo menos uma zona de separação, a citada fração líquida orgânica compreendendo pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da referida fração líquida orgânica extraída dentro de uma zona de destilação de recuperação de um reagente para prover uma fração de topo compreendendo pelo menos um reagente e uma fração líquida de fundo compreendendo pelo menos um produto, e introduzir pelo menos um inibidor de polimerização na citada zona de destilação de recuperação de pelo menos um produto; f. extrair a citada fração líquida de fundo a partir da zona de destilação de recuperação de um reagente, a citada fração líquida de fundo compreendendo pelo menos um produto, e introduzir pelo menos uma porção da citada fração líquida de fundo extraída dentro de pelo menos uma zona de destilação de recuperação de pelo menos um produto para prover uma fração de topo contendo pelo menos um produto e uma fração líquida de fundo compreendendo resíduos pesados, e introduzir pelo menos um inibidor de polimerização dentro de pelo menos uma zona de destilação de recuperação de um produto; g. extrair da citada zona de destilação de recuperação de pelo menos um produto uma fração de fundo compreendendo pelo menos um inibidor de polimerização e fornecer pelo menos uma porção da fração de fundo extraída de pelo menos uma zona de condensação, uma zona de destilação de recuperação de reagente, uma zona de destilação de recuperação de pelo menos um produto, e uma zona de destilação de remoção de água, em quantidade suficiente para minimizar ou eliminar a polimerização de pelo menos um reagente e pelo menos um produto; e h. recuperar pelo menos um produto da citada fração de topo extraída.