BRPI9900414B1 - Processo para a fabricação de acetonitrila grau hplc. - Google Patents

Description

"PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE ACETONITRILA GRAU HPLC" Antecedentes da invenção Campo da invenção Na produção de acrilonitrila por amoxidação catalítica de propileno com amônia e oxigênio, um co-produto de acetonitrila bruta é produzido. 0 termo "acetonitrila bruta" significa acetonitrila contendo cianeto de hidrogênio, água e outras impurezas. As outras impurezas podem incluir acrilonitrila, acetaldeído, acetona, metanol, acroleina, oxazola, cis e transcrotononitrila, metacrilonitrila e alil álcool. As proporções relativas dos componentes da acetonitrila bruta podem variar sobre uma ampla faixa dependendo de várias condições. 0 nível de concentração das impurezas orgânicas na acetonitrila bruta é usualmente menor que 15% com nenhum componente orgânico único encontrado em concentração maior que 2 a 4% em peso. Usualmente, acetonitrila bruta obtida a partir de uma planta de acrilonitrila contém entre 25 e 85% de acetonitrila. Tipicamente, a acetonitrila bruta é composta em uma base de peso de 52% de acetonitrila, 43,6% de água, 2,5% de cianeto de hidrogênio, 0,5% de acrilonitrila e 1,3% de outras impurezas orgânicas como mencionadas acima. Originalmente, durante a fabricação de acrilonitrila, a acetonitrila bruta produzida era descartada por incineração. Entretanto, em anos recentes, este material tem sido recuperado e purificado e vendido para adicionar valor ao processo. Há duas tecnologias básicas para a purificação de "primeiro estágio" de co-produto de acetonitrila bruta produzido durante a fabricação de acrilonitrila. Estes processos tipicamente produzem acetonitrila de uma pureza suficiente para uso como um solvente de volume. A primeira e mais comum tecnologia praticada é um processo por batelada. Neste processo, acetonitrila bruta é destilada para remover o volume do HCN como um destilado de ponto de ebulição de ponto de ebulição baixo. 0 material remanescente é deixado para reagir quer com uma mistura de base forte, usualmente uma solução de hidróxido de sódio aquosa e formaldeído e água, ou com uma base forte e sulfato ferroso, para remover essencialmente todo o HCN remanescente. (Veja patentes U. S. 4,328, 075 e 3,201,451). 0 material livre de HCN é então destilado para produzir um azeótropo de acetonitrila/água contendo cerca de 25% de água. 0 azeótropo é então empastado com cloreto de cálcio anidro para remover o volume de água no azeótropo e produzir uma mistura de acetonitrila/água contendo cerca de 3 a 5% de água. Esta mistura é então destilada para produzir produto de acetonitrila tendo uma pureza aceitável para muitos usos. Tipicamente, este material contém várias partes por milhão em peso de acrilonitrila ou outras impurezas que absorvem fortemente no espectro UV. O segundo método para produzir acetonitrila purificada de "primeiro estágio" é um processo de recuperação contínua que envolve (1) primeiro destilar acetonitrila bruta em uma zona de destilação a uma pressão de ou acima de 101 kPa (1 atmosfera) para remover o volume do HCN, (2) passar este azeótropo através de um digestor no qual o HCN remanescente é removido por tratamento com uma solução aquosa de base e formaldeído, (3) executar uma segunda destilação a uma pressão menor que 101 kPa (1 atmosfera) para separar o material em um produto de cauda contendo água e um segundo azeótropo de acetonitrila/água com concentração de acetonitrila mais alta, e (4) uma terceira destilação a uma pressão acima da pressão da primeira destilação para produzir acetonitrila purificada como uma corrente lateral. Este processo está descrito na patente U. S. 4,362,603 cedida ao cessionário da presente invenção e aqui incorporada por referência. Acetonitrila purificada por este método pode conter até várias partes por milhão em peso de acrilonitrila, acetamida, oxazola, ou outras impurezas absorvedoras de UV.

Enquanto estes dois procedimentos básicos para formar acetonitrila com grau de solvente de volume são amplamente aceitos, seu uso para produzir acetonitrila para aplicações cromatográficas não é aceitável porque a acetonitrila contém uma quantidade relativamente grande de impurezas absorvedoras de UV. Existe um mercado distinto para acetonitrila de alto desempenho (grau HPLC) essencialmente livre de impurezas absorvedoras de UV (supressão de UV para impurezas < 190 nm).

As especificações para acetonitrila de grau HPLC tornam o material produzido por purificação de primeiro estágio inaceitável, portanto requerendo processamento adicional por produtores de acetonitrila de grau HPLC. Os métodos comerciais tradicionais para purificação de acetonitrila para alcançar este alto grau de pureza utilizam processos muiti-etapas custosos envolvendo, por exemplo, oxidação de permanganato, tratamento ácido, secagem de pentóxido fosforoso e duas destilações.

Procedimentos mais recentes descritos nas patentes U. S. 5,292,919 e 5,426,208 descrevem tratamento de acetonitrila com ozona seguido por passar a acetonitrila através de uma série de leitos absorventes de carvão ou carbono grafitado, alumina ativada, e/ou peneiras moleculares. Várias outras patentes e artigos de literatura descrevem a purificação de acetonitrila com resinas trocadoras de íons ácidos para remoção de impurezas de acetonitrila. A patente inglesa 1,223,915 descreve o uso de uma série de resinas trocadoras de cátions de ácido forte para a redução da concentração de bases, amônia e 3,3'-iminodipropionitrila, em acetonitrila aquosa de 500 ppm cada a 10 ppm e < 50 ppm, respectivamente. Este nível de pureza ainda não é aceitável para acetonitrila de grau HPLC. O processo da presente invenção está direcionado para um procedimento melhorado para facilmente remover substancialmente toda a impureza de acrilonitrila presente em acetronitrila bruta, em particular, acetonitrila bruta produzida como um co-produto durante a fabricação de acrilonitrila. Em adição, o processo da presente invenção resulta na produção de uma corrente intermediária de acetonitrila bruta que simplifica o processo para produzir acetonitrila de grau HPLC resultando em substancial poupança econômica.

Sumário da invenção É um objetivo primário da presente invenção prover um processo melhorado para a remoção substancial de impureza de acrilonitrila presente em acetonitrila bruta. É um objetivo adicional da presente invenção prover um processo melhorado para a remoção substancial de impureza de acrilonitrila presente em acetonitrila bruta obtida como um co-produto durante a fabricação de acrilonitrila. É ainda um objetivo adicional da presente invenção prover um processo melhorado para a produção de acetonitrila de grau HPLC. É um outro objetivo da presente invenção prover uma eficiência de recuperação melhorada e processo de reciclagem de produto para a produção de acetonitrila com grau de solvente.

Objetivos adicionais, vantagens e novos aspectos da invenção serão estabelecidos em parte na descrição que segue, e em parte se tornarão aparentes àqueles experientes na técnica com o exame do seguinte ou podem ser aprendidos pela prática da invenção. Os objetivos e vantagens da invenção podem ser realizados e obtidos por meio de instrumentos e combinações particularmente destacados nas reivindicações anexas.

Para alcançar os objetivos antecedentes de acordo com o propósito da presente invenção como configurada e descrita nele, o método da presente invenção compreende alimentar acetonitrila bruta contendo acrilonitrila como uma impureza e água para dentro da porção superior de uma coluna de destilação, destilar a acetonitrila bruta na presença de água por um tempo suficiente para permitir substancialmente toda a impureza de acrilonitrila ser transferida para a fase de vapor pela água e, portanto, removida em uma corrente elevada saindo da coluna de destilação e recuperar a acetonitrila bruta substancialmente livre de impureza de acrilonitrila da porção inferior da coluna de destilação.

Em uma concretização preferida do processo da presente invenção a água é alimentada à coluna de destilação acima do ponto onde a acetonitrila bruta entra na coluna de destilação.

Em uma concretização adicionalmente preferida do processo da presente invenção a torre de destilação está equipada com bandejas e a água é alimentada dentro da coluna de destilação em um ponto acima da bandeja mais alta presente na coluna.

Em uma concretização adicionalmente preferida do processo da presente invenção a torre de destilação é equipada com selagem.

Em uma concretização ainda adicionalmente preferida do processo da presente invenção a temperatura de destilação do topo da coluna de produtos de topo está entre cerca de 60°C (140°F) a 71°C (160°F) (preferivelmente 62°C (144°F) a 68°C (155°F), especialmente preferidas sendo 64°C (148°F) a 67°C (152°F)) a uma pressão de cerca de 1,2 kPa (18 psia). O processo da presente invenção permite alguém produzir acetonitrila recuperada a partir da corrente lateral da coluna de destilação de produtos de topo que tenha níveis de impureza de acrilonitrila substancialmente reduzidos comparados a acetonitrila de corrente lateral de coluna de destilação de produtos de topo recuperada anteriormente. Por exemplo, durante a prática do processo da presente invenção o teor de impureza de acrilonitrila da acetonitrila de corrente lateral recuperada é reduzido de cerca de 240 ppm a cerca de 4 0 ppm o que representa uma redução de cerca de 600% da quantidade de impureza de acrilonitrila presente em típica corrente lateral de coluna de produtos de topo bruta. Enquanto praticando o processo da presente invenção o produto de acetonitrila com grau de solvente obtido a partir da corrente lateral da coluna de produto é diminuído de uma faixa de cerca de 1 a 3 ppm para um valor abaixo do limite de detecção de 100 ppb.

Foi adicionalmente descoberto que a prática do processo da presente invenção resulta em uma substancial vantagem econômica quando praticada em conjunção com o procedimento subsequente para produzir acetonitrila grau HPLC. Uma vez que a prática da presente invenção resulta na produção de um produto de acetonitrila com grau de solvente que não contém acrilonitrila detectável comparado com acetonitrila com grau de solvente obtida a partir dos procedimentos de destilação do processo anterior, foi descoberto que substancialmente menos soda cáustica (p. e. 60% a 70%) e quase nenhum formaldeído tiveram que ser adicionados durante o tratamento a jusante da acetonitrila com grau de solvente para produzir acetonitrila grau HPLC. De fato, comparado a tratamentos cáusticos HPLC requeridos nos processos anteriores, a diminuição na utilização de soda cáustica é quase 80% a 85% resultando em simplificação da operação de digestor, menos problemas operacionais relacionados com a polimerização e substanciais economias de custo no processo de purificação global.

Os detalhes do processo de produção preferido para a fabricação de acetonitrila grau HPLC foram estabelecidos em detalhe no co-pendente U. S. série número 08/632,382 depositado em 10/04/96 cedido ao cessionário do presente pedido de patente e aqui incorporado por referência.

De acordo com um outro propósito da presente invenção como concretizada e descrita aqui, o método da presente invenção compreende (1) alimentar acetonitrila bruta contendo acrilonitrila como uma impureza e água dentro da porção superior de uma primeira coluna de destilação aparelhada com um primeiro laço de refluxo de cabeçote em uma primeira pressão de pelo menos 101 kPa (1 atmosfera) e destilar a acetonitrila bruta na presença da água por um tempo suficiente para permitir substancialmente toda a impureza de acrilonitrila ser vaporizada na presença de água e removida junto com impureza de HCN presente na acetonitrila bruta em um corrente superior saindo da primeira coluna de destilação produzindo um primeiro azeótropo de acetonitrila/água substancialmente livre de impureza de acrilonitrila e um primeiro produto de fundo contendo água e um primeiro produto contendo água, (2) destilar o primeiro azeótropo em uma segunda coluna de destilação aparelhada com um segundo laço de refluxo superior em uma segunda pressão menor que 101 kPa (1 atmosfera) para separar o primeiro azeótropo em um segundo produto de fundo contendo água e um segundo azeótropo de acetonitrila/água tendo uma concentração de acetonitrila maior que o primeiro azeótropo, (3) destilar o segundo azeótropo de acetonitrila/água em uma terceira coluna de destilação aparelhada com um terceiro laço de refluxo superior em uma terceira pressão acima de 101 kPa (1 atmosfera) para produzir um terceiro azeótropo de acetonitrila/água contendo substancialmente toda a água do segundo azeótropo, um terceiro produto de fundo compreendendo acetonitrila e orgânicos pesados, e uma corrente lateral compreendendo acetonitrila altamente pura, e (4) passar a corrente lateral de acetonitrila altamente pura através de uma resina ácida de troca iônica para adicionalmente purificar a citada acetonitrila altamente pura produzindo acetonitrila grau HPLC onde as razões de refluxo nas etapas 1, 2 e 3 são mantidas maiores que 2,7 para 1, maiores que 2,2 para 1 e maiores que 3,0 para 1, respectivamente. 0 termo "razão de refluxo" como usado acima é definido como segue: para a primeira coluna (coluna de produtos de topo), a razão de refluxo é definida como a razão da taxa de escoamento do refluxo superior pela taxa de alimentação a partir do lado da coluna para o digestor.

Para a segunda destilação (coluna de secagem), a razão de refluxo é definida como a razão da taxa de escoamento do refluxo superior pela taxa de extração superior para a coluna de produto. Para a terceira coluna de destilação (coluna de produto), a razão de refluxo é definida como a razão da taxa de escoamento de refluxo superior para a taxa de escoamento de corrente lateral de produto acetonitrila.

Em uma concretização preferida da presente invenção a razão de refluxo de coluna de produtos de topo é preferivelmente maior que 4,4 para 1, a razão de refluxo da coluna de secagem é preferivelmente maior que 4,5 e a razão de refluxo da coluna de produto é preferivelmente maior que 8,0 para 1. Especialmente preferida é uma razão de refluxo de coluna de produtos de topo maior que 5,2 para 1, uma razão de refluxo de coluna de secagem maior que 5,0 para 1 e uma razão de refluxo de coluna de produto maior que 10,9 para 1.

As resinas ácidas de troca de íon são usadas em sua forma H+. A regeneração de leitos de resina pode ser executada por passar soluções de ácido sulfúrico ou de ácido hidroclórico sobre os leitos de resina por qualquer procedimento convencional conhecido na técnica. Depois da regeneração, o leito de resina é lavado com vários volumes de leito de acetonitrila para secar o leito e remover impurezas. A etapa de tratamento de resina pode ser executada de qualquer modo conhecido na técnica. A etapa de tratamento de resina pode ser executada preferivelmente como um processo de leito fixo contínuo, embora operação de modo pastoso em (opcionalmente) reatores de tanque agitado, por exemplo, esteja dentro do escopo desta invenção. Os leitos adsorventes podem ser operados em um modo contínuo à temperatura ambiente ou à temperatura elevada ou reduzida como requerido, e com fluxo quer acima ou abaixo, com temperaturas de 15°C a 35°C sendo preferidas. Uma taxa de fluxo variando de cerca de 0,1 a 300 volumes de leito por hora está dentro do escopo do processo da presente invenção, embora operar fora desta faixa também seja satisfatório. Preferivelmente, as taxas de escoamento estão na faixa de 0,2 a 50 volumes de leito por hora. O mais preferível, de 0,5 a 35 volumes de leito por hora.

Finalmente, uma destilação final da acetonitrila de grau HPLC é opcional e pode ser executada por meios convencionais conhecidos na técnica. Preferivelmente, meios de destilação são destilação em equipamento de vidro ou aço inoxidável, embora outros materiais de construção inertes à acetonitrila e livres de contaminantes estejam dentro do escopo da invenção. Fracionamento pode ser realizado com colunas Oldershaw, ou colunas seladas com leitos, hélices, bandejas, viradores, selas ou outro material de selagem convencional conhecido na técnica.

Resinas trocadoras de íon úteis na prática da presente invenção incluem grupos funcionais sulfônicos incorporando tipo de ácido forte, quer na forma de gel ou macro-reticular ou forma macroporosa. Exemplos incluem, mas não estão restritos a, Amberlyst 15, Amberlyst XN 1010, Dowex 50, Amberlite IRP-69, Amberlite IR-118, e seus equivalentes. Também aceitáveis mas menos preferidos são os chamados grupos funcionais de ácido carboxílico incorporando resinas de ácidos fracos, quer na forma de gel ou macro-reticular ou forma macroporosa. Exemplos desta classe de resina incluem, mas não estão restritos a, Amberlite IRP-64 e IRC-50S. Particularmente preferidas são as resinas de ácido forte projetadas para aplicações não aquosas, tais como Amberlyst 15.

Descrição resumida do desenho A figura é um diagrama de fluxo da prática do processo da presente invenção.

Descrição detalhada da invenção De acordo com o processo da presente invenção acetonitrila contendo acrilonitrila como uma impureza e água são alimentadas para dentro da porção superior de uma coluna de destilação. Acetonitrila bruta Th é então destilada na presença da água por um tempo suficiente para permitir substancialmente toda a impureza de acrilonitrila presente na acetonitrila bruta ser vaporizada na presença da água e removida em uma corrente superior saindo da coluna de destilação. A acetonitrila bruta substancialmente livre de impureza de acrilonitrila é recuperada da porção inferior da coluna de destilação preferivelmente como uma corrente lateral.

Em um outro aspecto da prática da presente invenção a acetonitrila bruta substancialmente livre de impureza de acrilonitrila é adicionalmente processada para recuperar acetonitrila altamente pura. Por acetonitrila "altamente pura" é significado acetonitrila grau de Cromatografia Líquida de Alto Desempenho (HPLC), acetonitrila de pureza extremamente alta e sendo suficientemente livre de impurezas absorvedoras de UV (bem abaixo de 0,1 a 0,3 ppm no máx.) tendo uma supressão de absorvecência UV < 190 nm. A acetonitrila bruta que é processada de acordo com a presente invenção é qualquer mistura acetonitrila/água contendo pelo menos 15% de água. Assim, o processo inventivo é aplicável no processamento de vários azeótropos de água/acetonitrila. A invenção, entretanto, acha a mais ampla aplicação no processamento de correntes de acetonitrila bruta produzidas pela amoxidação de propileno com oxigênio e amônia para formar acrilonitrila. Como indicado acima, tais correntes de acetonitrila bruta normalmente contêm cerca de 52% de acetonitrila, 43,6% de água, 0,5% de acrilonitrila, 2,5% de HCN e 1,3% de outras impurezas menores tais como oxazola, alil álcool, acetona e propionitrila. Acetonitrila bruta recuperada a partir de uma planta de acrilonitrila e tendo a composição acima pode ser convenientemente processada pela presente invenção. Referência será agora feita em detalhe de acordo com o esquema de fluxo de processo ilustrado na figura para o processo da presente invenção já que o mesmo se aplica à fabricação de acetonitrila de grau HPLC.

De acordo com este sistema preferido, acetonitrila bruta através da linha de entrada 14 e água através da linha de entrada 12, ou opcionalmente através da linha 13, são alimentadas para dentro da coluna de produtos de topo 16 onde a acetonitrila bruta contendo acrilonitrila como uma impureza é destilada a uma temperatura entre 60°C (140°F) a 71°C (160 °F) (preferivelmente 62°C (144°F) a 68°C (155°F), especialmente preferida sendo 64°C (148°F) a 67°C (152°F)) a uma pressão de cerca de 1,2 kPa (18 psia) por um tempo suficiente para permitir uma quantidade substancial da impureza de acrilonitrila ser vaporizada por destilação extrativa e removida da coluna através da linha 18. As impurezas leves na acetonitrila bruta, nominalmente HCN, oxazola e acetona, também são extraídas da coluna de produtos de topo 16 como um vapor extraído através da linha 18 e condensado ao longo com a acrilonitrila e refluxadas de volta para dentro da região superior da coluna 16 através da linha de refluxo 17. Preferivelmente, a razão de refluxo como definida acima é maior que 2,7:1. Níveis superiores não recuperados são removidos através da linha 18 e transportados para as saídas depuradoras (não mostradas) ou qualquer outro meio para tratamento de refugo. Água é recuperada do fundo da coluna de produtos de topo 16 e descartada através da linha 20 para tratamento de despejos com reciclagem parcial através do re-aquecedor 21. Um primeiro azeótropo de acetonitrila/água contendo cerca de 70% de acetonitrila, 30% de água, 500 ppm de HCN, acrilonitrila na faixa de 40 ppm a 60 ppm e quantidades muito pequenas de orgânicos pesados é recuperado através da linha 22 como um condensado extraído do lado de vapor no condensador 23 e transportado através da linha 25 para o digestor 24.

Uma composição digestora de HCN compreendendo uma solução aquosa de hidróxido de sódio e formaldeído é adicionada através da linha 26 ao digestor 24 tal que qualquer HCN e acrilonitrila remanescentes no primeiro azeótropo sejam destruídos. Como mencionado acima, a quantidade de aditivos de soda cáustica e formaldeído requeridos é substancialmente reduzida na prática do processo da invenção e, de fato, na prática ótima do processo da presente invenção é previsto que o uso de formaldeído possa até mesmo ser eliminado. A mistura de acetonitrila /orgânicos pesados livres de acrilonitrila-HCN e água atravessando o digestor 24 é descarregada através da linha 30 para dentro de uma coluna de secagem 32 e material não recuperado é removido do digestor 24 como nível superior através da linha 27 e combinada na linha 18 para transporte para saída de depurador e tratamento de despejos. Em adição, uma corrente compreendendo acetonitrila contendo uma quantidade pequena de impurezas pesadas também é carregada para dentro da coluna de secagem 32 através da linha 34 a partir da coluna de produto 42. Na coluna de secagem 32, a mistura de acetonitrila/orgânicos pesados e água é destilada a uma pressão abaixo de 101 kPa (uma atmosfera), p. e. 0,23 kPa (3,4 psi) e orgânicos pesados são descarregados para tratamento de resíduos através da linha 36 com algum reciclando de volta através do re-aquecedor 3 9 para dentro do fundo da coluna 32, e um extraído de topo gasoso compreendendo um segundo azeótropo de acetonitrila/água, o segundo azeótropo contendo cerca de 10% de água, é removido da coluna 32 através da linha 38. Pelo menos parte deste segundo azeótropo é condensada através do condensador 40 e refluxada de volta para dentro da coluna 32 através da linha de refluxo 37. A razão de refluxo nesta etapa como definida acima é maior que 2,2:1. O segundo azeótropo de acetonitrila/água é carregado através da linha 38 para dentro do condensador 4 0 onde ele é condensado, passado pela linha 43 através de um trocador de calor 44 onde é aquecido, e então carregado através da linha 45 para dentro da coluna de produto 42. Na coluna de produto 42, o segundo azeótropo de acetonitrila/água é destilado a alta pressão, p. e. 3,3 kPa absoluta (50 psia). Um produto de fundo compreendendo acetonitrila contendo impurezas pesadas é extraído do fundo da coluna de produto 42 para dentro do re-aquecedor 46 para reciclagem parcial para a coluna 42 através da linha 41 e coluna de secagem 32 através da linha 34. Um terceiro azeótropo de acetonitrila/água é extraído a partir do topo da coluna de produto 42 através da linha 28 e condensado e reciclado como refluxo de volta para o topo da coluna de produto 42 através da linha de refluxo 47. Os vapores não condensados continuam através da linha 2 8 para o condensador de azeótropo 23 onde eles são misturados com o primeiro azeótropo. Alternativamente, estes vapores não condensados podem ser redirecionados para a coluna de produtos de topo 16 através das linhas 29 e 14. Preferivelmente, a razão de refluxo como definida acima é maior que 3,0:1 para esta etapa do processo. Em uma concretização alternativa da presente invenção, algum líquido a partir da corrente superior de coluna de produto 28 pode ser reciclado para a coluna de secagem 32 através da linha 48 ou digestor 24 através da linha 41. Devido à coluna de produto 42 ser operada à alta pressão, toda água no segundo azeótropo de acetonitrila/água carregada para dentro da coluna de produto 42 é recuperada na corrente superior da coluna de produto 42, isto é, o terceiro azeótropo de acetonitrila/água, deixando acetonitrila de alta pureza na coluna de produto. Esta acetonitrila de alta pureza (99,8% de acetonitrila) é extraída da coluna 42 como uma corrente lateral através da linha 50 (esta corrente pode ser de vapor ou líquido, preferivelmente um vapor), e depois de resfriada no trocador de calor 51 é descarregada através da linha 52 para dentro do leito de tratamento de resina 54 onde é tratada para produzir acetonitrila grau HPLC que é recuperada através da linha 56 no tanque de produto 58. A temperatura para destilação em coluna de secagem 32 flutua entre cerca de 24°C (75°F) a 32°C (90°F), preferivelmente entre 26°C (78°F) a 31°C (88°F). A temperatura de destilação típica na coluna de produto está entre cerca de 121°C (250°F) a 127°C (260°F), preferivelmente 124°C (255°F) a 126°C (258°F).

Em uma concretização preferida do processo da presente invenção, o seguinte esquema de controle (não ilustrado) pode ser implementado. A temperatura do fundo da coluna de produtos de topo é controlada por cascatear seu controle para o controle de fluxo de alimentação. A meta do controle de temperatura dos produtos de fundo da coluna de produtos de topo é ajustada por uma equação relacionando-a à pressão dos fundos da coluna. O fluxo de vapor do re-aquecedor controla a pressão de extração lateral. 0 fluxo de vapor da corrente lateral para o condensador de azeótropo é usado para controlar o nível no digestor. O fluxo de água da torre de resfriamento para o condensador é usado para controlar a temperatura superior. Assim, a meta da temperatura superior é variada para manter o perfil da coluna de produtos de topo para garantir composição constante na seção superior desta coluna. 0 nível dos produtos de fundo da coluna de produtos de topo é controlado pelo fluxo de sopramento para baixo dos produtos de fundo. Tal esquema de controle, em conjunção com a adição de água solvente, garante uma composição mais estável de todos as três correntes deixando a coluna de produtos de topo.

Uma vez que o nível de líquido tenha sido estabelecido no receptor de condensador de azeótropo, a alimentação para o digestor pode ser iniciada. A taxa de adição de soda cáustica é controlada para garantir que muito pouca acrilonitrila entre na alimentação da coluna de secagem. A adição de soda cáustica reflete menos acrilonitrila vindo para a frente com a adição de solvente de água. A alimentação da coluna de secagem é um fluxo manualmente fixado baseado nas taxas de produção desejadas. Todas as outras taxas de alimentação da coluna são ultimamente determinadas pela alimentação fixada da coluna de secagem. A queda de pressão na coluna de secagem é controlada por variar o fluxo de vapor do re-aquecedor. O escoamento de refluxo controla o nível no tambor de refluxo. 0 nível dos produtos de fundo é controlado com o sopramento para baixo dos produtos de fundo da coluna de secagem. A temperatura dos produtos de fundo da coluna de secagem é controlada com o fluxo de alimentação da coluna de produto. Exatamente como na coluna de produtos de topo, este esquema de controle garante uma composição mais estável das duas correntes deixando a coluna de secagem. Promover a queda de pressão em cascata da coluna de secagem com o fluxo de vapor mantém a carga constante como descrito para a coluna de produtos de topo. O nível dos produtos de fundo da coluna de produto é controlado por ajustar o fluxo de corrente lateral da coluna de produto. 0 fluxo dos produtos de fundo da coluna de produto é um fluxo fixado manualmente ajustado. 0 vapor do re-aquecedor também é uma entrada fixada. 0 escoamento de refluxo controla a temperatura de bandeja na coluna de produto. A reciclagem de vapor também é fixada. O líquido da coluna de produto recicla dividido entre a coluna de produtos de topo e a coluna de secagem tem sua meta estabelecida pela quantidade de oxazola presente na reciclagem. Foi adicionalmente descoberto que alterar a proporção da reciclagem de líquido da coluna de produto para a coluna de produtos de topo de 30% para 10% apresenta substancial vantagem econômica para o processo de recuperação de acetonitrila. Isto significa que a quantidade de reciclagem da coluna de produto indo para somente a coluna de secagem aumenta de 70% para 90%. Com modelagem do processo bem como os dados da planta, as aumentadas eficiência de recuperação e capacidade de processamento foram demonstradas.

Os seguintes exemplos estabelecidos abaixo são ilustrativos da prática da presente invenção.

Exemplo 1 Com uma alimentação de coluna de produtos de topo de 12 gpm, a corrente lateral da coluna de produtos de topo mostrava uma concentração de acrilonitrila típica na composição de vapor da corrente lateral da coluna de produtos de topo de cerca de 240 ppm. Dentro de meia hora de adição de água solvente na bandeja superior sem alterar ou fazer qualquer mudança nos pontos de ajuste da coluna de produtos de topo; a concentração de acrilonitrila no vapor extraído lateralmente da coluna de produtos de topo caiu para cerca de 40 ppm. Isto proporcionou uma razão para alterar o consumo de soda cáustica no digestor de cerca de 305 cm (120 polegadas) de soda cáustica/turno para cerca de 50,8 cm (20 polegadas) de soda cáustica por turno. Mesmo com tal redução drástica no consumo de soda cáustica, o conteúdo de acrilonitrila da corrente lateral da coluna produto diminuiu de cerca de 3 ppm para abaixo do limite detectável de 100 partes por bilhão.

Em uma operação de unidade de purificação de acetonitrila típica, uma coluna de produto de acetonitrila está operando com um escoamento de refluxo superior de líquido da coluna de produto de 6 gpm. Ao invés de reciclar aproximadamente 1,8 gpm de volta para a coluna de produtos de topo se nós reciclamos somente 0,6 gpm, a coluna de produtos de topo não tem que reprocessar os 1,2 gpm que são cerca de 10% da alimentação da coluna de produtos de topo de 12 gpm no exemplo 1 acima cotado. Isto descarrega a coluna de produtos de topo em cerca de 10% e aumenta a eficiência de recuperação e reduz o consumo de energia no processo global.

Claims (12)

1. Processo para a fabricação de acetonitrila grau HPLC, caracterizado pelo fato de compreender (1) alimentar (i) acetonitrila bruta compreendendo de 25% a 85% de acetonitrila e contendo acrilonitrila como uma impureza e (ii) água em adição à água presente na acetonitrila bruta para dentro da porção superior de uma primeira coluna de destilação aparelhada com um primeiro laço de refluxo superior a uma pressão de pelo menos 101 kPa (1 atmosfera) e destilar a acetonitrila bruta na presença da água adicionada por um tempo suficiente para permitir substancialmente toda a impureza de acrilonitrila ser absorvida pela água adicionada e removida junto com a impureza de HCN presente na acetonitrila bruta em uma corrente superior saindo da primeira coluna de destilação produzindo um primeiro azeótropo de acetonitrila/água substancialmente livre de impureza de acrilonitrila e um primeiro produto de fundo contendo água; (2) destilar o primeiro azeótropo em uma segunda coluna de destilação aparelhada com um segundo laço de refluxo superior a uma segunda pressão menor que 101 kPa (1 atmosfera) para separar o primeiro azeótropo em um segundo produto de fundo contendo água e um segundo azeótropo de acetonitrila/água tendo uma concentração maior de acetonitrila que o primeiro azeótropo, (3) destilar o segundo azeótropo de acetonitrila/água em uma terceira coluna de destilação aparelhada com um terceiro laço de refluxo superior a uma terceira pressão acima de 101 kPa (1 atmosfera) para produzir um terceiro azeótropo de acetonitrila/água contendo substancialmente toda a água do segundo azeótropo, um terceiro produto de fundo compreendendo acetonitrila e orgânicos pesados, e uma corrente lateral contendo acetonitrila altamente pura, e (4) passar a corrente lateral de acetonitrila altamente pura através de uma resina ácida trocadora de ions para adicionalmente purificar a citada acetonitrila altamente pura produzindo acetonitrila de grau HPLC onde as razões de refluxo nas etapas 1, 2 e 3 são mantidas maiores que 2,7 para 1, maior que 2,2 para 1 e maior que 3,0 para 1, respectivamente.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da razão de refluxo do primeiro laço de refluxo de cabeçote na etapa 1 ser maior que 4,4 para 1.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da razão de refluxo na etapa 2 ser maior que 4,5 para 1.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato da razão de refluxo na etapa 3 ser mantida maior que 8,0 para 1.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da resina ácida trocadora de ions ser selecionada para incluir um ácido forte incorporando grupos funcionais de ácido sulfúrico.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da resina ácida trocadora de ions ser selecionada para incluir grupos funcionais de ácido carboxilico incorporando resina de ácido fraco.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender destilar a acetonitrila purificada recuperada da resina ácida trocadora de ions.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da razão de refluxo na etapa 1 ser maior que 4,4 para 1.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato da razão de refluxo na etapa 2 ser maior que 4,5 para 1.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da razão de refluxo na etapa 3 ser mantida maior que 8 para 1.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da resina ácida trocadora de ions ser selecionada para incluir grupos funcionais de ácido sulfúrico incorporando ácido forte.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da resina ácida trocadora de ions ser selecionada para incluir grupos funcionais de ácido carboxilico incorporando resina de ácido fraco.