BRPI0712686A2

BRPI0712686A2 - separação e/ou recuperação de brometo de propila

Info

Publication number: BRPI0712686A2
Application number: BRPI0712686-7A
Authority: BR
Inventors: Alvin E Harkins Jr; James E Torres; Keith G Anderson
Original assignee: Albemarle Corp
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2012-07-17
Also published as: EP2024314A1; MY148268A; CN101454262A; JP5350228B2; JP2009539772A; US8119846B2; WO2007143519A1; EP2024314B1; CN101454262B; US20090240091A1; JO2738B1; ATE519723T1

Abstract

SEPARAçãO E/OU RECUPERAçãO DE BROMETO DE PROPILA. Trata-se de um processo para separação de uma fase orgânica que compreende, principalmente, brometo de propila de uma mistura de reação bruta formada por hidrobromação catalisada de radicais livres de propileno com brometo de hidrogênio. O processo compreende (A) carregar água gelada em uma porção superior ou intermediária de uma coluna recheada; (B) ao mesmo tempo, carregar a mistura de reação bruta em uma porção superior e/ou porção intermediária da coluna de tal modo que a água entre em contato com a mistura de reação bruta de modo a formar uma mistura de (i) uma fase acídica aquosa que compreende brometo de hidrogênio aquoso e (ii) uma fase orgânica que compreende brometo de propila; (C) remover as fases resultantes da dita coluna em uma taxa comparável aos suprimentos sendo realizados na dita coluna; e (D) separar as fases de modo a formar uma fase acídica aquosa superior que compreende brometo de hidrogênio aquoso sobreposto em uma fase orgânica inferior líquida que compreende brometo de propila, e que separa essas fases superior e inferior umas das outras.

Description

"SEPARAÇÃO E/OU RECUPERAÇÃO DE BROMETO DE PROPILA"

FUNDAMENTOS

Os dois isômerosde brometo de propila (brometo de n-propila ou "NPB") e o brometo de isopropila ou "IPB") são, ambos, produtos comercialmente úteis. O NPB é o produto mais amplamente usado entre os dois. Deseja-se proporcionálos em maiores purezas possíveis.

Os métodos para produção de brometo de propila (isto é, tanto NPB como IPB com a quantidade de NPB predominando-se à quantidade de IPB) são conhecidos. Um método geral envolve a hidrobromação de propileno que utiliza catalisadores de radical livre. Os pedidos de patente co-pendentes e cedidos à mesma requerente (Casos B1-7282 PCT, depositado em 13 de abril de 2006 com uma data de prioridade em 18 de abril de 2005; e B1-7448, depositado em 13 de abril de 2006) descrevem reações de hidrobromação preferenciais deste tipo. Por exemplo, o processo de B1-7448 conforme aplicado à produção de brometo de propila compreende carregar continuamente propileno, brometo de hidrogênio gasoso e um gás contendo oxigênio molecular em um meio de reação em fase líquida composto por brometo alifático (de preferência, brometo de propila correspondente ao produzido) de modo a induzir uma adição anti-Markovnikov de HBr em propileno, sendo que os suprimentos são proporcionados e mantidos de modo a oferecer um excedente molar de brometo de hidrogênio em relação ao propileno na faixa de cerca de 1 a cerca de 5 por cento, e uma razão molar entre oxigênio molecular e propileno menor que 0,005, e, de preferência, na faixa de cerca de 0,00005:1 a cerca de 0,001:1. O produto principal é o NPB com pequenas quantidades de IPB também sendo co-formadas.

Os estudos em nossos laboratórbs têm apresentado que a formação de quantidades-traço de brometo e radicais peróri são formadas durante a reação de hidrobromação. Sucessivamente, isso leva à formação de pequenas quantidade de vários outros subprodutos, como 1,2-dibromopropano, acetona, bromoacetona, propionaldeído, 1,3-dibromoacetona, 1-propanol, e 2-propanol. A formação de acetona e bromoacetona, tipicamente em níveis de cerca de 200 ppm, é, especialmente, indesejável como bromoacetona, mesmo em baixas concentrações ela consiste em gases lacrimogêneos poderosos. Da mesma forma, quando se deseja recuperar o isobrometo de propila como um co-produto, a acetona é preocupante já que ela tem um ponto de ebulição essencialmente igual ao ponto de ebulição do isobrometo de propila e, portanto, é bastante difícil de separar esses materiais um do outro.

Podem-se utilizar procedimentos convencionais de destilação para purificar os produtos de brometo de propila (NPB e IPB) formados pela hidrobromação de propileno. No entanto, essas destilações requerem, tipicamente, aparelhos de destilação dispendiosos operados sob um controle cuidadoso de condições, se for necessário recuperar NPB altamente puro e, opcionalmente, IBP altamente puro.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, mistura de reação de hidrobromação de propileno é submetida ao tratamento com um fluxo de água gelada em uma coluna recheada com a finalidade de produzir duas fases mescladas ou espalhadas que são removidas e deixadas coalescer, e, então, são separadas uma da outra. Esses tratamento permite que operações subseqüentes sejam conduzidas, desse modo, NPB e IBP excepcionalmente puros podem ser separados e individualmente recuperados.

Conseqüentemente, uma modalidade da presente invenção consiste em um processo para separação de uma fase orgânica que compreende, principalmente, brometo de propila proveniente de uma mistura de reação bruta formada por hidrobromação catalisada de radicais livres com brometo de hidrogênio, tal processo compreende:

A) carregar água gelada em uma porção superior ou intermediár ia de uma coluna recheada dotada de uma porção superior, uma porção intermediária e uma porção inferior;

B) ao mesmo tempo, carregar a dita mistura de reação bruta em uma porção superior e/ou porção intermediária da dita coluna de tal modo que a água entre em contato com a mistura de reação bruta de modo a formar uma mistura de uma fase acídica aquosa que compreende brometo de hidrogênio aquoso e uma fase orgânica que compreende brometo de propila;

C) remover as ditas fases da dita coluna, de preferência, da porção inferior, e, com mais preferência ainda, do fundo da coluna recheada em uma taxa comparável aos suprime ntos sendo realizados na dita coluna em A) e B); e

D) separar as ditas fases, tipicamente, em um tanque separado, de modo a formar uma fase acídica aquosa que compreende brometo de hidrogênio aquoso sobreposto em uma fase orgânica inferior líquida que compreende brometo de propila, e que separa essas fases superior e inferior umas das outras.

Em A) a água gelada ou resfriada é, de preferência, carregada em uma porção superior da coluna recheada e, em B) a mistura bruta é, de preferência, carregada na coluna em um local abaixo do suprimento de água gelada em A). Prefere-se, ainda, que a porção inferior da coluna recheada contenha além do recheio, uma fase aquosa semi-estática através da qual a fase orgânica líquida que compreende brometo de propila cai. A partir dessa porção inferior, uma combinação ou mistura de fase acídica aquosa que compreende brometo de hidrogênio e fase orgânica que compreende brometo de propila flui em um tanque para separação em duas fases distintas, em outras palavras, a fase acídica superior e a fase orgânica líquida inferior. O fato de que a água absorveu o HBr e, portanto, acídica, é altamente vantajoso visto que a presença do ácido na água acelera a taxa na qual as fases aquosas orgânicas e acídicas separadas distintas são formadas no tanque separado.

Além do brometo de hidrogênio aquoso (ácid o hidrobrômico diluído), a fase acídica aquosa superior contém, tipicamente, brometo de propila carreado e/ou dissolvido, e pode conter até cerca de 3500 ppm (p/p) de brometo de propila. Se o HBr inicial usado na hidrobromação conter algum HCI, a fase acídica aquosa superior também conterá. Geralmente, o HBr contendo impureza de HCI usado na hidrobromação conterá menos que cerca de 5% do HCI. A fase orgânica líquida inferior que compreende brometos de propila tipicamente também contém pequenas quantidades de co-produtos orgânicos e/ou impurezas e alguma água carreada e/ou dissolvida e/ou ácido aquoso. Tipicamente, a quantidade desse teor aquoso será de até cerca de 500 ppm (p/p).

Notar-se-á que a coluna recheada serve para múltiplas funções, inclusive absorção, condensação e coalescência. Vários tipos de materiais de embalagem resistentes a ácidos podem ser usados na coluna recheada anterior. Portanto, os materiais de embalagem que podem ser usados incluem anéis de Raschig, embalagens aleatórias piá sticas ou embalagens piá sticas estruturadas. Esses materiais encontram- se prontamente disponíveis junto a vá rias fontes comerciais.

Existem vá rias etapas e seqü ências operacionais que podem ser usadas no processamento de fases separadas de D). As etapas e seqü ências preferenciais deste tipo são descritas no presente documento em detalhes, e envolvem vá rias outras modalidades adicionais desta invenção. Portanto, essas e outras etapas, seqü ências e modalidades tornar-se-ão aparentes a partir da descrição subseqü ente, reivindicações e desenhos em anexo.

Entre as vantagens desta invenção está o fato de que o processo como um todo pode ser realizado em uma base contínua. Sucessivamente, isso permite o uso de equipamentos de reação menores e menos dispendiosos em uma usina.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

A Figura 1 é um diagrama de fluxo esquemá tico que ilustra vá rias etapas e seqü ências operacionais em uma seqü ência de operação geral preferencial desta invenção, essas etapas, seqü ências e seqü ência geral constituem, respectivamente, as modalidade individuais da presente invenção.

DESCRIÇÃO ADICIONAL DETALHADA DAS MODALIDADES DESTA INVENÇÃO

Conforme o uso em questão, incluindo as reivindicações, e exceto onde indicado em contrá rio:

> os termos "brometo de propila" e "PBr" se referem a uma combinação ou mistura de brometo de n-propila (NPB) e isobrometo de propila (IPB) em que ao menos 70%, e, tipicamente, ao menos 90% ou mais desses dois componentes consiste em brometo de n-propila (NPB).

> os termos " brometo de propila bruto" e " PBr bruto" se referem a brometo de propila, PBr, em mistura com co-produtos e/ou impurezas que resultam a partir da preparação por hidrobromação de propileno com brometo de hidrogênio que, opcionalmente, contém, uma pequena porcentagem de cloreto de hidrogênio (tipicamente não mais que cerca de 5 %, em peso, da mistura de HBr e HCl) na presença de oxigênio molecular:

I. REAÇÃO DE HIDROBROMAÇÃO TÍ PICA

Produz-se o PBr bruto em um reator de hidrobromação. O reator é, tipicamente, resfriado por troca de calor indireta com glicol/á gua-refrigerada. O propileno, HBr, e um catalisador de radical livre, como catalisador de perórido, oxigênio molecular, ou ar são tipicamente carregados no reator. Em uma operação preferencial, uma quantidade bastante pequena de oxigênio molecular ou ar é utilizada como catalisador, e o propileno, HBr, e a pequena quantidade de catalisador são carregados em uma sub-superfície até um resíduo de destilação de PBr líquido a 400F (ca. 4,5°C). O uso desses pequenas quantidades de oxigênio molecular ou ar como catalisador nessas reações de hidrobromação é descrito, em maiores detalhes, no pedido de patente co-pendente cedido à mesma requerente (BI-7448), a descrição deste encontra-se aqui incorporada. O reator é executado "bem fechado " (sem ventilação) a uma pressão de vapor de 10 a 15 psig. Remove-se o PBr bruto líquido do reator.

II. ETAPAS E SEQÜÊNCIAS DE UMA SEQÜÊNCIAS GERAL DESTA INVENÇÃO

Reportando-se, agora, à s etapas e seqü ências descritas na Figura 1, o PBr bruto é carregado através da linha 19 para o interior da coluna recheada 10, de preferência, em uma porção intermediá ria da coluna entre suas seções recheadas (uma seção superior e uma seção inferior). Carrega-se á gua resfriada (tipicamente na faixa de cerca de 10 a cerca de 15,55°C (50 a cerca de 60°F)) ao topo da coluna recheada 10 através da linha 15 para contato direto com o PBr bruto na coluna. Uma passagem de vapor atmosférico 17 no topo da coluna 10 é o único ponto de ventilação permitido para extremidade inicial do processo geral. Este ponto de ventilação permite que propano (e quando se utiliza ar como o catalisador na hidrobromação, gases nitrogênio e inertes que presentes no ar) saiam do sistema normalmente vedado. A á gua resfriada absorve o HBr excedente (e o HCl contido no HBr) e se torna " aquosa" acídica diluída para reutilização. O espaço livre na seção recheada inferior da coluna 10 é carregada por uma fase líquida aquosa semi-está tica. O PBr em uma fase orgânica flui como uma fase líquida separada através da fase aquosa e ambas as fases saem a partir de uma porção inferior da coluna 10 através da linha 12. Observar-se-á que a coluna 10 se adequada em diversas capacidades, ou seja, como uma coluna absorvedora/condensadora/coalescedora.

Ambas as fases na linha 12 entram no tanque 14, de preferência, dispostas sob a coluna 10. As duas fases separadas no tanque 14 que se encontra hidraulicamente completo por uma mistura de duas fases: fase orgâ nica com PBr no fundo e a fase aquosa no topo. De preferência, nível de interface de fase é mantido no meio do tanque 14.

A fase aquosa contendo ao menos cerca de 3000 ppm (tipicamente saturada com PBr em 3.500 ppm) sai do topo do tanque 14 através da linha 16 até a coluna removedora de vapor 18. O vapor (por exemplo, a 60 psig/307°F) (ca. 153°C) é diretamente injetado no fundo da coluna removedora 18 de modo a aquecer a fase aquosa e remover a fase orgâ nica contendo PBr que sai através da linha 20. O vapor suspenso na coluna 18 (vapor e fase orgâ nica removida) é realimentado na coluna recheada 10 para condensação.

O PBr bruto " úmido" (tipicamente saturado com fase aquosa a ~ 500 ppm) sai da porção de fundo do tanque 14, e é transmitido através da linha 22 e carregado na coluna secadora 24. Disposto sob a coluna secadora 24 encontra-se um tambor refervedor encamisado 26. O vapor (por exemplo a 60 psig/307°F) (ca. 153°C) é carregado na camisa do tambor 26 para ferver o PBr contido no interior da coluna secadora 24. O PBr em ebulição se move até a coluna secadora 24 e remove (seca) a fase aquosa que carreou junto ao suprimento. O vapor suspenso C-5620 proveniente da coluna secadora 24 (principalmente PBr/HaO/HBr, e HCl se presente no HBr original) é carregado na coluna recheada 10C-5610 para condensação. Os resíduos no fundo da coluna secadora 24 (PBr bruto seco, tipicamente em < 1 ppm de á gua) são bombeados até um tanque de armazenamento 28 para armazenamento a uma taxa que mantenha um nível constante na coluna secadora 24.

O PBr bruto seco do tanque 28 é carregado em uma coluna divisora 30 abaixo da qual fica conectado um refervedor 32. A coluna 30 separa o IPB puro suspenso e NPB/pesados fora do fundo. O vapor (por exemplo, a 60 psig/307°F) (ca. 153°C) carrega o refervedor 32 de modo a fornecer calor em ebulição à coluna 30. O IPB puro (suspenso) se condensa no trocador suspenso de água resfriada 34 disposto acima e conectado à coluna 30 e flui até um tanque de drenagem 36 para armazenamento.

Se desejado, pode-se utilizar mais de um tanque desse tipo. Nesse caso, um tanque pode ser carregado enquanto o produto, em outro tanque, é circulado ou misturado, amostrado para qualidade e, então, carregado.

Os depósitos de NPB atingem o fundo da coluna divisora 30 e da coluna de alimentação 38. A coluna 38 separa o NPB puro suspenso. Os depóatos (co-produtos e quaisquer outras impurezas restantes, por exemplo, dibromopropano, bromoacetona, dibromoacetona, etc.) acumulados no fundo da coluna 38. Os depósios são diluídos com uma porção de NPB. Novamente, o vapor, por exemplo, a 60 psig/307°F) (ca. 153°C) alimenta um refervedor 40 de modo a fornecer calor em ebulição à coluna 38.

Neste seqüência geral de operações não há necessidade por uma retirada contínua de depósitos do fundo da coluna 38. O nível no fundo do recipiente aumentará lentamente (concentrando baixos níveis de impurezas formadas na extremidade inicial do processo de reação). Quando um nível substancial se acumular, uma porção dos deposites pode ser carregada em um tambor de resíduos de 207,9 litros (55 galões) para descarte. Tipicamente, o vapor do fundo fluirá através de um trocador de calor por água resfriada antes do preenchimento do tambor de resíduos.

Se desejado, podem-se adicionar estabilizantes e/ou outros aditivos ao IPB e/ou NPB recuperados.

Os componentes denominados por um nome químico ou fórmula em qualquer parte do relatório descritivo ou nas reivindicações, seja referidos no singular ou no plural, são identificados como existentes antes de entrarem em contato com outra substânc ia denominada por um nome químico ou tipo químico (por exemplo, outro componente, um solvente, ou etc.). Não importa quais alterações químicas preliminares, transformações e/ou reações, se existirem, ocorrem na mistura ou solução resultante como tais alterações, transformações e/ou reações são o resultado natural de colocar os componentes específicos juntos sob as condições exigidas de acordo com esta descrição. Portanto, os componentes são identificados como ingredientes a serem colocados juntos em conexão com a realização de uma operação desejada ou na formação de uma composição desejada. Da mesma forma, apesar de as reivindicações possam se referir a substâncias, componentes e/ou ingredientes no tempo presente ("compreende", "é", etc), faz-se referência à substância, componente ou ingrediente da forma que existem no momento anterior ao primeiro contato, mescla ou mistura com uma ou mais outras substâncias, componentes e/ou ingredientes de acordo com a presente descrição. O fato de que uma substância, componente ou ingrediente pode perder sua identidade original através de uma reação ou transformação química durante o curso das operações de contato, mescla ou mistura, se conduzidas de acordo com esta descrição e com um perito em química, desta maneira, não tem interesse prático.

Exceto onde indicado expressamente em contrário, os artigos "um" ou "uma", se forem aqui utilizados, não se destinam a limitar, e não deveriam ser construídos como limitantes, uma reivindicação a um único elemento ao qual o artigo se refere. De preferência, os artigos "um" ou "uma", se forem aqui utilizados, destinam-se a cobrir um ou mais elementos, a não ser que o texto indique expressamente o contrário.

Toda e cada patente, publicação ou pedido de patente cedido à mesma requerente referidos em qualquer parte deste relatório descritivo são incorporados em sua totalidade nesta descrição a título de referência, como se fossem completamente aqui apresentados.

A presente invenção é susceptível à variação considerável em sua prática. Portanto, a descrição anterior não se destina a limitar, e não deveria ser construída como limitante, a invenção às exemplificações ρ articulares aqui apresentadas.

Claims

1. Processo para separação de uma fase orgânica que compreende, principalmente, brometo de propila de uma mistura de reação bruta formada por hidrobromação catalisada de radicais livres de propileno com brometo de hidrogênio, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: A) carregar água gelada em uma porção superior ou intermediária de uma coluna recheada dotada de uma porção superior, uma porção intermediária e uma porção inferior; B) ao mesmo tempo, carregar a dita mistura de reação bruta em uma porção superior e/ou porção intermediária da dita coluna de tal modo que a água entre em contato com a mistura de reação bruta de modo a formar uma mistura de (i) uma fase acídica aquosa que compreende brometo de hidrogênio aquoso e (ii) uma fase orgânica que compreende brometo de propila; C) remover as ditas fases da dita coluna em uma taxa comparável aos suprimentos sendo realizados na dita coluna em A) e B); e D) separar as ditas fases de modo a formar uma fase acídica aquosa que compreende brometo de hidrogênio aquoso sobreposto em uma fase orgânica inferior líquida que compreende brometo de propila, e que separa essas fases superior e inferior umas das outras.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que em A) a água gelada é carregada em uma porção superior da coluna recheada e, em B) a mistura bruta é carregada na coluna em um local abaixo do suprimento de água gelada em A).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito local se encontra na dita porção intermediária da dita coluna recheada.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita porção inferior da dita coluna recheada contém além da embalagem, uma fase aquosa semi-estática através da qual a fase orgânica líquida que compreende brometo de propila cai, e onde uma combinação ou mistura de (i) fase acídica aquosa que compreende brometo de hidrogênio e (ii) fase orgânica que compreende brometo de propila flui em um tanque para separação em D).

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a embalagem na dita coluna consiste em anéis Raschig.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a embalagem na dita coluna consiste em uma embalagem aleatória plástica.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a embalagem na dita coluna consiste em uma embalagem estruturada plástica.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas fases (i) e (ii) fluem a partir da porção inferior da dita coluna recheada no dito tanque separado.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas fases (i) e (ii) fluem a partir do fundo da dita coluna recheada e no dito tanque separado.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita porção inferior da coluna contém além da embalagem, uma fase aquosa semi-estática, onde a dita água gelada é carregada em uma porção superior da coluna recheada, onde a dita mistura bruta é carregada na dita coluna em um local abaixo do dito suprimento de água gelada, onde tanto a água acídica contendo HBr como a fase orgânica que compreende brometo de propila passam pela dita fase aquosa semi-estática, e onde uma mistura de água contendo HBr e a fase orgânica que compreende brometo de propila são removidas do fundo da dita coluna recheada para separação de fase em D).

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 e 8 a 10, ARACTERIZADO pelo fato de que a fase aquosa separada em D) contém uma fase orgânica carreada e/ou dissolvida que compreende brometo de propila, e essa fase aquosa é carregada em uma coluna removedora com a finalidade de remover o vapor da fase orgânica que inclui brometo de propila proveniente da fase aquosa.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 e 8 a -10, CARACTERIZADO pelo fato de que a fase orgânica separada em D) também contém uma fase aquosa carreada e/ou dissolvida, e essas fase orgânica é carregada em uma coluna secadora com a finalidade de remover a fase aquosa proveniente da fase orgânica bruta seca que compreende brometo de propila.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a fase aquosa removida da dita coluna secadora é carregada na coluna recheada em A).

14. Processo, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a fase orgânica bruta seca que compreende brometo de propila é recuperada como resíduos provenientes da dita coluna secadora.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que os ditos resíduos recuperados a partir da dita coluna secadora são carregados em uma coluna divisora onde o isobrometo de propila é destilado a partir dos ditos resíduos como suspensão, sendo que a dita suspensão é recuperada.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que os resíduos recuperados a partir da coluna divisora que compreende, principalmente, brometo de n-propila junto a co-produtos e/ou impurezas, são recuperados para purificação.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que os resíduos recuperados a partir da coluna divisora são submetidos à destilação de modo a separar e recuperar brometo de n-propila purificado como uma suspensão de destilação.