ES2209861T3 - Procedimiento mejorado para recuperar acrilinitrilo y metacrilonitrilo. - Google Patents
Procedimiento mejorado para recuperar acrilinitrilo y metacrilonitrilo.Info
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Abstract
Procedimiento para la preparación de un mononitrilo insaturado seleccionado del grupo consistente en acrilonitrilo y metacrilonitrilo, que comprende transportar un efluente de un reactor que contiene el mononitrilo insaturado a una primera columna en donde el efluente del reactor se enfría con una primera corriente acuosa, transportar el efluente enfriado que contiene el mononitrilo insaturado a una segunda columna en donde el efluente enfriado se pone en contacto con una segunda corriente acuosa, para absorber el mononitrilo insaturado en la segunda corriente acuosa, transportar la segunda corriente acuosa que contiene el mononitrilo insaturado desde la segunda columna a una primera columna de destilación, para separar el mononitrilo insaturado en bruto de la segunda corriente acuosa, y transportar el mononitrilo insaturado en bruto separado a una segunda columna de destilación, para separar al menos algunas de las impurezas del mononitrilo en bruto, y transportar el mononitrilo insaturadoen bruto parcialmente purificado a una tercera columna de destilación, para purificar adicionalmente el mononitrilo insaturado en bruto, recuperar el mononitrilo insaturado purificado en una corriente lateral de la tercera columna de destilación, introducir de 100 a 2000 ppm de agua, en una forma seleccionada del grupo consistente en vapor de agua, agua destilada y sus mezclas, en la corriente de cola obtenida de la tercera columna de destilación y reciclar al menos parte de la corriente de cola obtenida de la tercera columna de destilación a la porción de cola de la tercera columna de destilación.
Description
Procedimiento mejorado para recuperar
acrilonitrilo y metacrilonitrilo.
La presente invención está dirigida a un
procedimiento mejorado para la preparación de acrilonitrilo o
metacrilonitrilo. En particular, la presente invención está
dirigida a un procedimiento mejorado relacionado con la recuperación
y purificación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo producidos
mediante la reacción directa de propileno, propano o isobutileno,
amoniaco y oxígeno en presencia de un catalizador.
Habitualmente, la recuperación y purificación de
acrilonitrilo/metacrilonitrilo producidos por la reacción directa de
un hidrocarburo seleccionado del grupo consistente en propano,
propileno o isobutileno, amoniaco y oxígeno, en presencia de un
catalizador, se ha llevado a cabo mediante el transporte del
efluente del reactor que contiene acrilonitrilo/metacrilonitrilo a
una primera columna (columna de enfriamiento rápido) en donde el
efluente del reactor se enfría con una primera corriente acuosa,
transporte del efluente frío que contiene
acrilonitrilo/metacrilonitrilo a una segunda columna (columna
absorbedora) en donde el efluente frío se pone en contacto con una
segunda corriente acuosa para absorber el
acrilonitrilo/metacrilonitrilo en la segunda corriente acuosa,
transporte de la segunda corriente acuosa que contiene el
acrilonitrilo/metacrilonitrilo desde la segunda columna a una
primera columna de destilación (columna de recuperación) para
separar el acrilonitrilo/metacrilonitrilo en bruto de la segunda
corriente acuosa, y transporte del acrilonitrilo/metacrilonitrilo
en bruto separados a una segunda columna de destilación (columna de
cabezas) para separar al menos algunas impurezas del
acrilonitrilo/metacrilonitrilo en bruto, y transporte del
acrilonitrilo/metacrilonitrilo parcialmente purificado a una tercera
columna de destilación (columna de producto) para obtener el
acrilonitrilo/metacrilonitrilo producto. Las Patentes US Nos.
4.234.510; 3.885.928; 3.352.764; 3.198.750 y 3.044.966 son
ilustrativas de procedimientos de recuperación y purificación
típicos para acrilonitrilo y metacrilonitrilo.
Se han intentado algunas modificaciones del
procedimiento típico de recuperación y purificación anteriormente
descrito, incluyendo el reciclo de la corriente de cola de la
columna de producto a la parte inferior de la columna de producto
por vía de un calderín. El calderín se emplea para recalentar la
corriente de cola de la columna de producto antes de que vuelva a
entrar en la columna de producto. Se ha sugerido la adición de agua
a la columna de producto que incluye el calderín con la observación
concomitante de que la corrosión ha constituido un problema en los
tubos del calderín.
Aunque la producción de
acrilonitrilo/metacri-
lonitrilo incluyendo la recuperación y purificación se ha practicado comercialmente durante años, quedan todavía áreas en donde una mejora tendría un efecto beneficioso importante. Una de dichas áreas, susceptible de mejora, es la eliminación o reducción sustancial de reacciones poliméricas indeseables que se traducen en el ensuciamiento de ciertas columnas en el transcurso del tiempo, lo cual hace necesario parar la planta para proceder a su limpieza. La presente invención está dirigida a una mejora en el procedimiento normal de producción de acrilonitrilo que da lugar a una eliminación sustancial del ensuciamiento en la columna de producto, aumentando con ello sustancialmente el tiempo entre las interrupciones o paradas y la limpieza de la planta, lo cual se traduce en una ventaja económica importante durante la producción de acrilonitrilo/metacrilonitrilo.
lonitrilo incluyendo la recuperación y purificación se ha practicado comercialmente durante años, quedan todavía áreas en donde una mejora tendría un efecto beneficioso importante. Una de dichas áreas, susceptible de mejora, es la eliminación o reducción sustancial de reacciones poliméricas indeseables que se traducen en el ensuciamiento de ciertas columnas en el transcurso del tiempo, lo cual hace necesario parar la planta para proceder a su limpieza. La presente invención está dirigida a una mejora en el procedimiento normal de producción de acrilonitrilo que da lugar a una eliminación sustancial del ensuciamiento en la columna de producto, aumentando con ello sustancialmente el tiempo entre las interrupciones o paradas y la limpieza de la planta, lo cual se traduce en una ventaja económica importante durante la producción de acrilonitrilo/metacrilonitrilo.
El principal objeto de la presente invención
consiste en proporcionar un procedimiento mejorado para la
preparación de acrilonitrilo/metacrilonitrilo.
Otro objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un procedimiento mejorado para la recuperación de
acrilonitrilo o metacrilonitrilo producidos por la reacción directa
de un hidrocarburo seleccionado del grupo consistente en propileno,
propano e isobutileno, amoniaco y oxígeno, en presencia de un
catalizador.
Otros objetos, ventajas y nuevas características
de la invención se pondrán de manifiesto en parte en la siguiente
descripción y, en parte, llegarán a ser evidentes para los expertos
en la materia tras el examen de lo expuesto a continuación, o bien
podrán deducirse mediante la puesta en práctica de la invención. Los
objetos y ventajas de la invención pueden ser realizados y
obtenidos a través de los medios y combinaciones que se indican
particularmente en las reivindicaciones adjuntas. Para conseguir los
anteriores y otros objetos y de acuerdo con la finalidad de la
presente invención tal como se expone y describe aquí ampliamente,
el procedimiento de la presente invención comprende transportar un
efluente de un reactor que contiene acrilonitrilo/metacrilonitrilo
a una primera columna (columna de enfriamiento rápido) en donde el
efluente del reactor se enfría con al menos una corriente acuosa,
transportar el efluente frío que contiene
acrilonitrilo/metacrilonitrilo a una segunda columna (columna
absorbedora) en donde el efluente frío se pone en contacto con al
menos una segunda corriente acuosa para absorber el
acrilonitrilo/metacrilonitrilo en al menos una segunda corriente
acuosa, transportar al menos una segunda corriente acuosa que
contiene el acrilonitrilo/metacrilonitrilo desde la segunda columna
a una primera columna de destilación (columna de recuperación) para
la separación del acrilonitrilo/metacrilonitrilo en bruto de dicha
al menos segunda corriente acuosa, y transportar el
acrilonitrilo/metacrilonitrilo en bruto separados a una segunda
columna de separación (columna de cabezas) para separar al menos
algunas impurezas del acrilonitrilo/metacrilonitrilo en bruto, y
transportar el acrilonitrilo/metacrilonitrilo parcialmente
purificados a una tercera columna de destilación (columna de
producto) para purificar adicionalmente el
acrilonitrilo/metacrilonitrilo, recuperar el
acrilonitrilo/metacrilonitrilo purificados como una corriente
lateral de la columna de producto, introducir de 100 a 2000 ppm
aproximadamente de agua en una forma consistente en vapor de agua y
agua destilada en la corriente de cola obtenida de la columna de
producto y reciclar al menos parte de la corriente de cola de
producto obtenida de la columna de producto a la parte inferior de
la columna de producto.
En una modalidad preferida de la presente
invención, la corriente de cola de la columna de producto se
recicla a la columna de producto por vía de un calderín de la
columna de producto.
En otra modalidad preferida de la presente
invención, el vapor de agua o el agua destilada se añade a la
corriente de cola de la columna de producto antes de que ésta entre
en el calderín de la columna de producto.
Según otra modalidad preferida de la presente
invención, el vapor de agua o el agua destilada se añade a la
corriente de cola de la columna de producto en el calderín de la
columna de producto.
En otra modalidad preferida de la presente
invención, el vapor de agua o el agua destilada se añade a la
corriente de cola de la columna de producto por debajo del punto en
donde se extrae el acrilonitrilo de la columna de producto.
Según otra modalidad preferida de la presente
invención, el vapor de agua o el agua destilada se añade a la
corriente de cola de la columna de producto una vez que la
corriente de cola de la columna de producto ha salido del
calderín.
Según otra modalidad preferida de la presente
invención, el procedimiento se lleva a cabo con el efluente del
reactor obtenido de la amoxidación de propano o propileno, amoniaco
y oxígeno para producir acrilonitrilo.
De acuerdo con otra modalidad preferida de la
presente invención, el efluente del reactor se obtiene mediante la
reacción de propano, propileno, amoniaco y aire en un reactor de
lecho fluido mientras se encuentran en contacto con un catalizador
de lecho fluido.
Se ha comprobado que la inyección de vapor de
agua o de agua destilada en la corriente de cola de la columna de
producto, en las cantidades indicadas anteriormente, ha conducido a
una importante reducción al mínimo de la formación de depósito
polimérico en la columna de producto y en el calderín. El resultado
de esta importante reducción de las reacciones poliméricas
indeseadas consiste en un incremento del tiempo de trabajo entre
las operaciones planificadas de mantenimiento de la planta. En la
práctica de la presente invención, la entidad solicitante ha sido
capaz de aumentar el tiempo de trabajo entre las operaciones de
mantenimiento del calderín de la columna de producto en al menos
seis veces y no pudo detectarse polimerización alguna en la columna
de producto, lo cual se tradujo en importantes ahorros económicos y
sin que se observaran problemas de corrosión.
En la práctica de la invención, se puede emplear
el catalizador de amoxidación en lecho fluido convencional. Por
ejemplo, en la práctica de la presente invención se puede emplear
el catalizador de lecho fluido descrito en las Patentes US Nos.
3.642.930 y 5.093.299, incorporadas aquí solo con fines de
referencia.
La figura 1 es una representación esquemática del
procedimiento de la presente invención aplicado a la preparación de
acrilonitrilo.
El procedimiento de la presente invención será
descrito ahora con detalle haciendo referencia a la figura 1.
El efluente del reactor obtenido por la reacción
directa de propano o propileno, amoniaco y gas que contiene oxígeno
en una zona de reacción (no mostrada) en presencia de un
catalizador, se transporta a una columna de enfriamiento rápido 10
por el conducto 11, en donde los gases efluentes calientes del
reactor son enfriados por contacto con una corriente acuosa que
entra en la columna 10 por la línea 14. El gas efluente enfriado
que comprende acrilonitrilo (incluyendo coproductos tales como
acetonitrilo, cianuro de hidrógeno e impurezas) se pasa entonces a
la cola de la columna absorbedora 20 por la línea 12 en donde el
acrilonitrilo es absorbido en una segunda corriente acuosa que
entra por la cabeza de la columna absorbedora 20 por la línea 24. El
efluente no absorbido sale de la cabeza de la columna absorbedora
20 a través del conducto 22. La corriente acuosa que contiene el
acrilonitrilo es transportada entonces desde el absorbedor 20 por la
línea 23 a la parte superior de una primera columna de destilación
30 (columna de recuperación) para la purificación adicional del
producto. El acrilonitrilo producto parcialmente purificado es
recuperado por la parte superior de la columna de recuperación 30 y
enviado a una segunda columna de destilación 40 (columna de
cabezas) por la línea 32, mientras que el agua y otras impurezas se
separan de la columna de recuperación 30 por la línea 33. En la
columna de cabezas 40, pueden ser retirados coproductos tal como el
HCN y separados del acrilonitrilo en una corriente de cabeza por la
línea 42. La corriente que contiene acrilonitrilo es transferida
entonces a una tercera columna de destilación (columna de producto)
50 para su purificación adicional. El acrilonitrilo purificado se
separa de la columna de producto 50 como una corriente lateral por
la línea 51. La corriente de cola sale de la columna de producto 50
por la línea 53. Al menos una parte de esta corriente de producto
de cola se recicla a la columna de producto 50 por la línea 54.
Dicha corriente de producto de cola reciclada entra en el calderín
55 en donde se recalienta antes de reciclarla a la columna de
producto 50. Además, de acuerdo con la práctica de la presente
invención, la corriente de producto de cola reciclada se trata con
vapor de agua o agua destilada, de manera que esta corriente
contenga entre 100 y 2000 ppm aproximadamente de agua antes de
volver a entrar en la columna de producto 50. Aunque se cree que el
vapor de agua o el agua destilada puede inyectarse en la corriente
de producto de cola reciclada en cualquier punto antes de volver a
entrar en la cola de la columna de producto y en el circuito del
calderín, es preferible inyectar el vapor de agua o el agua
destilada en la corriente de producto de cola reciclada antes de
que entre el calderín 55.
En una modalidad preferida de la presente
invención, el vapor de agua o el agua destilada se inyecta, en una
cantidad de 500 a 1000 ppm, en la corriente de producto de
cola.
Preferentemente, la reacción de amoxidación se
efectúa en un reactor de lecho fluido, si bien pueden utilizarse
otros tipos de reactores tal como reactores con línea de
transporte. Los reactores de lecho fluido, para la producción de
acrilonitrilo, son bien conocidos en la técnica anterior. Por
ejemplo, es adecuado el diseño de reactor indicado en la Patente US
3.230.246, incorporada aquí solo con fines de referencia.
Las condiciones para realizar la reacción de
amoxidación son ya bien conocidas en el estado de la técnica, como
se pone de manifiesto en las Patentes US Nos. 5.093.299; 4.863.891;
4.767.878 y 4.503.001; incorporadas aquí solo con fines de
referencia. Normalmente, el proceso de amoxidación se efectúa
poniendo en contacto propano, propileno o isobutileno en presencia
de amoniaco y oxígeno, con un catalizador de lecho fluido, a una
temperatura elevada, para producir el acrilonitrilo o
metacrilonitrilo. Se puede emplear cualquier fuente de oxígeno. Sin
embargo, por razones económicas es preferible usar aire. La
relación molar típica de oxígeno a olefina en la alimentación
deberá ser del orden de 0,5:1 a 4:1, con preferencia de 1:1 a 3:1.
La relación molar de amoniaco a olefina en la alimentación a la
reacción puede variar entre 0,5:1 y 5:1. Realmente no existe un
límite superior para la relación amoniaco-olefina,
pero en general no existe motivo alguno para superar una relación
de 5:1 por razones económicas.
La reacción se efectúa a una temperatura en el
intervalo de alrededor de 260 a 600ºC, con preferencia de 310 a
500ºC y en especial de 350 a 480ºC. El tiempo de contacto, aunque no
es crítico, es generalmente del orden de 0,1 a 50 segundos,
prefiriéndose un tiempo de contacto de 1 a 15 segundos.
En la práctica de la presente invención se puede
emplear cualquier catalizador de amoxidación en lecho fluido
convencional. Ejemplos específicos de catalizadores de amoxidación
adecuados pueden encontrarse en las Patentes US 3.642.930; 5.093.299
y 5.854.172, incorporados aquí solo con fines de referencia.
Normalmente, la columna absorbedora, la columna
de recuperación, la columna de cabezas y la columna de producto se
mantienen en los intervalos de 101,4-204,8 kPa (0 a
15 psig), 101,4-239,3 kPa (0 a 20 psig),
101,4-107,3 kPa (0 a 10 psig) y
18,6-108,3 kPa (12 a 1 psig) respectivamente.
Claims (10)
1. Procedimiento para la preparación de un
mononitrilo insaturado seleccionado del grupo consistente en
acrilonitrilo y metacrilonitrilo, que comprende transportar un
efluente de un reactor que contiene el mononitrilo insaturado a una
primera columna en donde el efluente del reactor se enfría con una
primera corriente acuosa, transportar el efluente enfriado que
contiene el mononitrilo insaturado a una segunda columna en donde
el efluente enfriado se pone en contacto con una segunda corriente
acuosa, para absorber el mononitrilo insaturado en la segunda
corriente acuosa, transportar la segunda corriente acuosa que
contiene el mononitrilo insaturado desde la segunda columna a una
primera columna de destilación, para separar el mononitrilo
insaturado en bruto de la segunda corriente acuosa, y transportar el
mononitrilo insaturado en bruto separado a una segunda columna de
destilación, para separar al menos algunas de las impurezas del
mononitrilo en bruto, y transportar el mononitrilo insaturado en
bruto parcialmente purificado a una tercera columna de destilación,
para purificar adicionalmente el mononitrilo insaturado en bruto,
recuperar el mononitrilo insaturado purificado en una corriente
lateral de la tercera columna de destilación, introducir de 100 a
2000 ppm de agua, en una forma seleccionada del grupo consistente
en vapor de agua, agua destilada y sus mezclas, en la corriente de
cola obtenida de la tercera columna de destilación y reciclar al
menos parte de la corriente de cola obtenida de la tercera columna
de destilación a la porción de cola de la tercera columna de
destilación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
donde el agua en la forma seleccionada del grupo consistente en
vapor de agua, agua destilada y sus mezclas, se introduce en la
corriente de cola en una cantidad de 500 a 1000 ppm.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
que comprende reciclar la corriente de cola a la tercera columna de
destilación a través de un calderín.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
donde el agua en la forma seleccionada del grupo consistente en
vapor de agua, agua destilada y sus mezclas, se añade a la
corriente de cola antes de que ésta entre en el calderín.
5. Procedimiento según la reivindicación 3, en
donde el agua en la forma seleccionada del grupo consistente en
vapor de agua, agua destilada y sus mezclas, se añade directamente
al calderín.
6. Procedimiento según la reivindicación 3, en
donde el agua en la forma seleccionada del grupo consistente en
vapor de agua, agua destilada y sus mezclas, se añade a la
corriente de cola una vez que la corriente de cola de la columna ha
salido del calderín.
7. Procedimiento cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde el efluente gaseoso del reactor se
obtiene a partir de la amoxidación de un hidrocarburo seleccionado
del grupo consistente en propano y propileno, amoniaco y oxígeno,
para producir acrilonitrilo.
8. Procedimiento cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde el efluente gaseoso del reactor se
obtiene por reacción de un hidrocarburo seleccionado del grupo
consistente en propano y propileno, amoniaco y aire en un reactor
de lecho fluido mientras están en contacto con un catalizador de
lecho fluido.
9. Procedimiento cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde el efluente gaseoso del reactor se
obtiene a partir de la amoxidación de isobutileno, amoniaco y
oxígeno para producir metacrilonitrilo.
10. Procedimiento cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde el efluente gaseoso del reactor se
obtiene por reacción de isobutileno, amoniaco y aire en un reactor
de lecho fluido mientras están en contacto con un catalizador de
lecho fluido.
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