BRPI0707653B1 - processo para separar por destilação uma mistura contendo monoetileno glicol e dietilenotriamina em uma corrente - Google Patents
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Abstract
processo para separar por destilação uma mistura contendo monoetileno glicol e dietilenotriamina em uma corrente. um processo é proposto para a separação por destilação de uma mistura contendo monoetileno glicol e dietilenotriamina, para formar uma corrente (7) que contenha monoetileno glicol e seja amplamente livre de dietilenotriamina, e uma corrente (8) que contenha dietilenotriamina e seja amplamente livre de monoetileno glicol, o processo sendo caracterizado pelo rato de que a separação é realizada pela destilação extrativa com o uso de rietileno glicol como um solvente seletivo para a dietilenotriamina.
Description
“PROCESSO PARA SEPARAR POR DESTILAÇÃO UMA MISTURA CONTENDO MONOETILENO GLICOL E DIETILENOTRIAMINA EM UMA CORRENTE” Descrição A invenção diz respeito a um processo para separar por destilação misturas contendo monoetileno glicol e dietilenotriamina.
As misturas contendo monoetileno glicol e dietilenotriamina são obtidas, por exemplo, no processo para preparar etilenoaminas e etanolaminas mediante hidrogenação da aminação do monoetileno glicol (daqui por diante: MEG) na presença de um catalisador.
Nos processos conhecidos, uma mistura de etanolaminas e etilenoaminas é geralmente obtida; entre estas, especialmente a etilenodiamina (daqui por diante: EDA) e a dietilenotriamina [bis(2-aminoetil)amina; daqui por diante: DETA) são substâncias valiosas importantes, cujos usos incluem o uso como solventes, estabilizadores, para a síntese de agentes de quelação, resinas sintéticas, medicamentos, inibidores e substâncias ativas interfaciais. A EDA é usada, em particular, como um material bruto para fungicidas e inseticidas. A DETA tem uso, em particular, como um solvente para corantes e é um material de partida para preparar trocadores de íons, pesticidas, antioxidantes, protetores contra a corrosão, agentes de complexação, auxiliares têxteis e absorventes para gases (ácidos).
As aminas não lineares na mistura do produto das etilenoaminas e etanolaminas e, especialmente, nas aminas cíclicas, predominantemente a piperazina e os derivados de piperazina, são, ao contrário, menos valiosos a indesejáveis.
Para a preparação das etilenoaminas, numerosos processos são descritos na literatura.
De acordo com o Relatório PEP n° 138, “Alkyl Amines”, SRI International, 03/1981, em particular as páginas 7, 8, 13 a 16, 43 a 107, 113, 117, a reação do dicloroetano com amônia, nas relações molares de 1:15, produz DETA com uma proporção das etilenoaminas formadas de mais do que 20% em peso. Além dos 40% em peso da EDA, porém, 40% em peso das etilenoaminas superiores são obtidos. A aminação da monoetanolamina (daqui por diante: MEOA) com amônia [conforme, por exemplo, o Relatório PEP acima mencionado, U.S. 4.014.933 (BASF AG)] possibilita a formação destas etilenoaminas superiores [isto é, etilenoaminas tendo um ponto de ebulição acima daquele da trietilenotetramina (daqui por diante: TETA)] a serem substancialmente suprimidas em benefício da EDA. Entretanto, os subprodutos obtidos nesta reação são amietiletanolamina (daqui por diante: AEEA) e piperazina (daqui por diante: PIP). O Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 1981, 20, páginas 3999 a 407 (C. M. Bames et al.) descreve a amonólise da MEOA e da EDA através de catalisadores de níquel sobre um suporte misto de S1O2-AI2O3. A adição de água e o catalisador em pó foram significativamente vantajosos em aumentar o rendimento da EDA. A U.S. 4.855.505 descreve um processo para hidroaminar o monoetileno glicol, por exemplo com amônia, por exemplo na presença de um catalisador que compreenda de 4 a 40% em peso de níquel ou cobalto e de 0,1 a 5% em peso de rutênio, o qual tenha sido introduzido como uma solução de um haleto de rutênio sobre um suporte de óxido de metal poroso contendo pelo menos 50% em peso de alumina ativada. O catalisador é usado, como um exemplo, na forma de tabletes tendo um comprimento e um diâmetro de cerca de 3 mm.
As correntes do produto obtidas nos processos descritos são separadas por destilação, para se obter os produtos individuais na forma pura, em particular a EDA e a DETA particularmente desejadas. Um problema aqui é que o MEG e a DETA formam um azeótropo que é virtualmente independente da pressão e, portanto, não pode ser separado por destilação oscilante de pressão. A composição azeotrópica é de aproximadamente 44% em peso do MEG e 56% em peso da DETA, e tem um ponto de ebulição em 150 mbar de 154 °C, em comparação com o ponto de ebulição do MEG puro de 144 °C e da DETA pura de 142 °C, em cada caso na pressão estabelecida acima de 150 mbar.
Foi, conseqüentemente, um objeto da invenção fornecer um processo pelo qual o MEG e a DETA pudessem ser removidos por destilação das misturas contendo-os. A solução consiste em um processo para separar por destilação uma mistura compreendendo monoetileno glicol e dietilenotriamina dentro de uma corrente que compreenda monoetileno glicol e seja substancialmente livre de dietilenotriamina, e uma corrente que compreenda dietilenotriamina e seja substancialmente livre de monoetileno glicol, o qual compreende realizar a separação por destilação extrativa com trietileno glicol como um solvente seletivo para a dietilenotriamina.
Foi observado que, surpreendentemente, o trietileno glicol (daqui por diante: TEG) é destacadamente adequado como um solvente seletivo para a preparação do MEG e da DETA mediante destilação extrativa.
Em particular, o uso do TEG como um solvente seletivo para a DETA possibilita uma mistura contendo MEG e DET a serem separados em uma corrente que contenha MEG e cuja proporção de DETA seja menor do que 5% em peso, preferivelmente menor do que 0,1% em peso, mais preferível menor do que 10 ppm, e em uma corrente que compreenda DETA e cuja proporção de MEG seja menor do que 2% em peso, preferivelmente menor do que 0,1% em peso, mais preferível menor do que 10 ppm.
Em uma variante vantajosa do processo, a mistura contendo MEG e DETA é obtida da mistura de reação da aminação de hidrogenação do MEG com amônia, na presença de um catalisador heterogêneo, dos quais os componentes de ponto de ebulição inferior e superior em relação ao azeótropo do MEG e da DETA tenham sido removidos. A mistura contendo MEG e DETA pode ser obtida em particular vantajosamente de um processo para preparar etilenoaminas e etanolaminas mediante a aminação de hidrogenação do MEG com amônia na presença de um catalisador heterogêneo, um catalisador sendo usado cuja composição ativa compreenda rutênio e cobalto, mas nenhum outro metal do grupo VIII e nenhum metal do grupo Ib, e esteja presente como um corpo catalisador conformado que tenha um diâmetro de menos do que 3 mm em cada caso na forma de esfera ou na forma de extrudado, uma altura de menos do que 3 mm na forma de tablete e, em cada caso, um diâmetro equivalente L = 1/a’ de menos do que 0,70 mm no caso de todas as outras geometrias, em que a’ é a área superficial externa por volume unitário (mms2/mmp3): em que Ap é a área superficial externa do corpo catalisador conformado (mms ) e Vp é o volume do corpo catalisador conformado (mmp ).
Em particular, em uma primeira seqüência de separação, a primeira amônia excedente, a água formada e qualquer hidrogênio presente são removidos da mistura do produto obtida na aminação de hidrogenação do MEG e amônia na presença de um catalisador heterogêneo para preparar as etilenoaminas e as etanolaminas. As colunas de destilação requeridas para esta finalidade podem ser projetadas pela pessoa habilitada na técnica por meio de métodos a ele familiares, especialmente com respeito ao número de estágios de separação, relações de refluxo, etc. A amônia aqui obtida e/ou a água obtida são preferivelmente recicladas na reação. A mistura de reação da aminação de hidrogenação do MEG, do qual a amônia em excesso, a água formada e qualquer hidrogênio presente tenham de preferência sido removidos em uma primeira seqüência de separação, é subseqüentemente separada em uma segunda seqüências de separação no MEG não transformado, e também a MEO A, EDA, PIP, DETA, AEEA e as etilenoaminas superiores. Nesta seqüência de separação, os componentes de pontos de ebulição inferiores e superiores em relação ao azeótropo do MEG e da DETA, são removidos primeiro e depois a mistura concentrada no MEG e na DETA é separada por destilação extrativa com o TEG como o solvente seletivo em uma corrente compreendendo o MEG e uma corrente compreendendo a DETA.
Para este fim, em particular, a mistura de reação da aminação de hidrogenação do MEG, do qual o excesso de amônia, a água formada e qualquer hidrogênio presente tenham preferivelmente sido removidos, é separada em uma primeira unidade de destilação Kl em uma corrente de topo compreendendo os componentes da etilenodiamina e da piperazina da mistura de reação, e uma corrente de fundo compreendendo os componentes da mistura de reação tendo um ponto de ebulição maior do que o ponto de ebulição da piperazina, a corrente de fundo sendo alimentada a uma segunda coluna de destilação KII e nela separada em uma corrente de topo compreendendo monoetileno glicol, dietilenotriamina e monoetanolamina, e uma corrente de fundo compreendendo componentes tendo um ponto de ebulição mais elevado do que o monoetileno glicol e a dietilenotriamina, a corrente de topo sendo alimentada a uma coluna de destilação extrativa KIII à qual é alimentada, no mesmo estágio ou altura de separação, uma corrente contendo trietileno glicol como um solvente seletivo para a dietilenotriamina, uma corrente carregada de dietilenotriamina compreendendo o solvente seletivo trietileno glicol sendo removido através do fundo, e uma corrente compreendendo monoetileno glicol substancialmente livre da dietilenotriamina sendo removida através do topo na coluna de destilação extrativa KIII. A corrente de fundo da coluna KIII de destilação extrativa, compreendendo o solvente seletivo carregado com DETA, é preferivelmente alimentada a uma coluna de dessorção KIV e separada nela em uma corrente de topo compreendendo DETA e uma corrente de fundo compreendendo TEG. A corrente de fundo compreendendo TEG da coluna de destilação extrativa KIV é preferivelmente reciclada na coluna de destilação extrativa KIII. A composição da corrente a ser separada na destilação extrativa, isto é, da corrente de alimentação para a coluna de destilação extrativa, é de preferência de 60 a 90% em peso de MEG, de 1,5 a 6% em peso de DETA, de 10 a 30% em peso da MEOA e menos do que 1% em peso de piperazina. Neste caso, MEG e DETA acham-se preferivelmente presentes em uma relação em peso na faixa de 18:1 a 42:1. A destilação extrativa com TEG como o solvente seletivo para DETA é preferivelmente operada de uma maneira tal que a proporção em peso da corrente compreendendo trietileno glicol ou das correntes compreendendo trietileno glicol, com base no peso da corrente de alimentação contendo monoetileno glicol e dietilenotriamina, acha-se na faixa de 1,5:1 a 10:1. A coluna de destilação extrativa é preferivelmente projetada com várias dentre 5 a 50 pratos teóricos, em particular de 10 a 30 pratos teóricos, mais preferível com 20 pratos teóricos, e é operada em uma temperatura na faixa de 60 a 200 °C, preferivelmente de 100 a 180 °C, e uma pressão de 0,01 a 1 bar absoluto, preferivelmente de 0,01 a 0,5 bar absoluto. A invenção será ilustrada em detalhes abaixo, com referência a um desenho e a um exemplo de trabalho.
No desenho, a única figura, a Figura 1, apresenta o esquema de uma planta preferida para realizar o processo de acordo com a invenção.
Uma corrente de alimentação 1 compreendendo MEG e DETA é alimentada a uma primeira unidade de destilação Kl e nela separada em uma corrente de topo 2 compreendendo especialmente EDA e PIP, e uma corrente de fundo 3 compreendendo componentes tendo um ponto de ebulição mais elevado do que o ponto de ebulição da PIP. A corrente de fundo 3 da primeira unidade de destilação Kl é alimentada a uma segunda unidade de destilação KII, e nela separada em uma corrente de topo 4 compreendendo MEG e DETA, e uma corrente de fundo 5 compreendendo componentes de ponto de ebulição mais elevado em comparação com o MEG e a DETA, em particular AEEA, DEOA e ebulidores mais elevados. A corrente de topo 4 da segunda unidade de destilação KII é alimentada a uma coluna de destilação extrativa KIII à qual é alimentada, no mesmo estágio de separação ou mais elevado, uma corrente 6 compreendendo TEG como o solvente seletivo para DETA, e nela separado em uma corrente de fundo 8 compreendendo TEG carregado com DETA e uma corrente de topo 7 que compreende predominantemente MEG e, adicionalmente, MEOA, e é amplamente livre de DETA. A corrente de fundo 8 da coluna de destilação extrativa KIII é alimentada a uma coluna de dessorção KIV e nela separada em uma corrente de topo 10 compreendendo predominantemente DETA, e uma corrente de fundo 9 que compreende TEG e que, na variante preferida mostrada na figura, é reciclada dentro da coluna de destilação extrativa KIII.
Exemplo de Trabalho O efluente do reator da aminação de hidrogenação do MEG com amônia na presença de um catalisador heterogêneos, compreende, após a remoção da amônia e da água, 52% em peso de MEG, 21,5% em peso de MEOA, 17% em peso de EDA, 2% em peso de DETA e 2% em peso de AEEA, 3,5% em peso de piperazina e 2% em peso de ebulidores mais elevados.
Esta mistura é alimentada como uma corrente de alimentação 1 à primeira unidade de destilação Kl e nela separada em uma corrente de topo 2 compreendendo EDA e PIP e uma corrente de fundo 3 compreendendo componentes de ebulição mais elevada em comparação com o PIP. A corrente de fundo 3 da primeira unidade de destilação Kl é alimentada a uma segunda unidade de destilação KII, e uma corrente 5 compreendendo ebulidores elevados é nela removida, como o é uma corrente de topo 4 que é alimentada como a corrente de alimentação na coluna de destilação extrativa KIII. A relação em massa do MEG e da DETA na corrente de alimentação 4 é de 28. A coluna de destilação extrativa KIII é operada em uma pressão de 40 mbar e r um refluxo de 1. E projetada com 20 pratos teóricos e a corrente 4 compreendendo MEG e DETA é alimentada aproximadamente no centro com base nos estágios de separação. O solvente seletivo para a DETA, corrente 6, é adicionado 1 a 2 pratos teóricos acima da mistura 4 a ser separada. A taxa do fluxo de massa da corrente 6 compreendendo o solvente seletivo TEG, em uma temperatura deste de 25 °C, é de 3,8 vezes aquele da corrente 4 a ser separada. No topo da coluna de destilação extrativa KIII, uma corrente 7 compreendendo MEG e MEOA é removida, cujo conteúdo de DETA é de menos do que 10 ppm. No fundo da coluna de destilação extrativa KIII, uma corrente carregada de DETA do solvente seletivo TEG é retirada, a qual é virtualmente livre de MEG (conteúdo de MEG de menos do que 10 ppm). A corrente 8 é separada na coluna de dessorção KIV em uma DETA compreendendo a corrente de topo 10 e uma corrente de fundo 9 que compreende o solvente seletivo TEG e que é reciclada dentro da coluna de destilação extrativa KIII.
Claims (10)
1. Processo para separar por destilação uma mistura contendo monoetileno glicol e dietilenotriamina em uma corrente (7) que compreende monoetileno glicol e é substancialmente livre de dietilenotriamina, e uma corrente (8) que compreende dietilenotriamina e é substancialmente livre de monoetileno glicol, caracterizado pelo fato de que compreende realizar a separação mediante destilação extrativa com trietileno glicol como um solvente seletivo para a dietilenotriamina.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção de dietilenotriamina na corrente (7) de menos do que 5% em peso, preferivelmente de menos do que 0,1% em peso, mais preferível de menos do que 10 ppm, e a proporção de monoetileno glicol na corrente (8) é de menos do que 2% em peso, preferivelmente de menos do que 0,1% em peso, mais preferível de menos do que 10 ppm.
3. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mistura compreendendo monoetileno glicol e dietilenotriamina é obtida da mistura de reação da aminação de hidrogenação do monoetileno glicol com amônia na presença de um catalisador heterogêneo, da qual os componentes de pontos de ebulição menores e maiores em relação ao azeótropo do monoetileno glicol e da dietilenotriamina, tenham sido removidos.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mistura de reação da aminação de hidrogenação do monoetileno glicol (1), da qual a amônia excedente, a água formada e qualquer hidrogênio presente tenham sido preferivelmente removidos, é separada em uma - primeira unidade de destilação Kl em uma corrente de topo (2) compreendendo os componentes da etilenodiamina e da piperazina da mistura de reação, e uma corrente de fundo (3) compreendendo os componentes da mistura de reação tendo um ponto de ebulição maior do que o ponto de ebulição da piperazina, a corrente de fiando (3) sendo alimentada a - uma segunda coluna de destilação KII e nela separada em uma corrente de topo (4) compreendendo monoetileno glicol, dietilenotriamina e monoetanolamina, e uma corrente de fundo (5) compreendendo componentes tendo um ponto de ebulição mais elevado do que o monoetileno glicol e a dietilenotriamina, a corrente de topo (4) sendo alimentada a - uma coluna de destilação extrativa KIII à qual é alimentada, no mesmo estágio ou altura de separação, uma corrente (6) contendo trietileno glicol como um solvente seletivo para a dietilenotriamina, uma corrente 8 carregada de dietilenotriamina compreendendo o solvente seletivo trietileno glicol sendo removido através do fiando, e uma corrente (7) compreendendo monoetileno glicol substancialmente livre da dietilenotriamina sendo removida através do topo na coluna de destilação extrativa KIII.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a corrente de fundo (8) da coluna de destilação extrativa KIII é alimentada a uma coluna de dessorção KIV e nela separada em uma corrente de topo (10) compreendendo dietilenotriamina, e uma coluna de fiando (9) compreendendo trietileno glicol.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a corrente de fiando (9) da coluna de dessorção KIV é reciclada dentro da coluna de destilação extrativa KIII.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que a corrente de alimentação (4) à coluna de destilação extrativa KIII compreende monoetileno glicol e dietilenotriamina em uma relação em peso na faixa de 18:1 a 42:1.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a corrente de alimentação (4) à coluna de destilação extrativa KIII compreende 60 a 90 % em peso de monoetileno glicol, de 1,5 a 6 % em peso de dietilenotriamina, de 10 a 30 % em peso de monoetanolamina e menos do que 1 %"em peso de piperazina.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelo fato de que a proporção em peso da corrente (6) compreendendo trietileno glicol, ou das correntes (6) e (9) compreendendo trietileno glicol, com base no peso da corrente de alimentação (4) compreendendo monoetileno glicol e dietilenotriamina, situa-se na faixa de 1,5:1 a 10:1.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, caracterizado pelo fato de que a coluna de destilação extrativa KIII é operada em uma temperatura na faixa de 60 a 200 °C, preferivelmente de 100 a 180 °C, e uma pressão de 0,01 a 1 bar absoluto, preferivelmente de 0,01 a 0,5 bar absoluto, e tem uma quantidade de 5 a 50 pratos teóricos, preferivelmente de 10 a 30 pratos teóricos, mais preferível 20 pratos teóricos.
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