ES2279821T3

ES2279821T3 - Metodo y dispositivo para tratar una fraccion c4.

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Publication number: ES2279821T3
Application number: ES01945105T
Authority: ES
Inventors: Gerald Meyer; Gerd Kaibel; Gerd Bohner; Klaus Kindler; Till Adrian; Karin Pickenacker; Melanie Pahl; Thomas Hill
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2007-09-01
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: CN100478318C; CZ20023681A3; HUP0302011A2; JP5038573B2; CA2408325A1; DE50111854D1; MXPA02010906A; AU6741901A; HUP0302011A3; AU2001267419B2; WO2001085656A1; JP2004514647A; DK1282586T3; BR0110721B1; EP1282586A1; CA2408325C; DE10022465A1; EP1282586B1; CN1433392A; US20030181772A1

Abstract

Un proceso para el trabajo de una fracción C4, que comprende las etapas de proceso - Destilación extractiva (I), - Hidrogenación selectiva de impurezas acetilénicas sobre un catalizador heterogéneo (II), una corriente de 1, 3-butadieno crudo que comprende un producto objetivo 1, 3-butadieno en una fracción de al menos 80% en peso que se obtiene siguiendo las etapas del proceso I y II y - La destilación de la corriente de 1, 3-butadieno crudo para aislar el 1, 3-butadieno (III) que comprende el producto objetivo 1, 3-butadieno en una fracción de al menos 99% en peso, en donde las etapas de proceso I y II se llevan a cabo en una columna única y el proceso de la etapa III se lleva a cabo en una segunda columna, el catalizador heterogéneo utilizado para la hidrogenación selectiva de impurezas acetilénicas está presente en la forma de internos reactivos.

Description

Método y dispositivo para tratar una fracción C4.

La presente invención se relaciona con un proceso para aislar 1,3-butadieno al trabajar una fracción C4 y con un aparato para llevar a cabo el proceso. La fracción C4 obtenida en juntas de tuberías, es una mezcla de hidrocarburos en la cual predominan los hidrocarburos C4, en particular 1-buteno, i-buteno y 1,3-butadieno. Aparte de las cantidades pequeñas de hidrocarburos C3 y C5, la fracción C4 comprende generalmente adicionalmente acetilenos C3 y C4, por ejemplo 1-butino, butenino y propino, en particular 1-butino (etilacetileno) y butenino (vinilacetileno).

El aislamiento del 1,3-butadieno de tales mezclas representa un problema de destilación complicado en razón de las pequeñas diferencias en volatilidades relativas. Por lo tanto el fraccionamiento se lleva a cabo mediante destilación extractiva, es decir destilación con la adición de un extractor que tiene un punto de ebullición mayor que la mezcla que va a ser fraccionada e incrementa las diferencias en las volatilidades relativas en los componentes que van a ser separados. Cuando se utilizan extractores adecuados, la fracción C4 mencionada anteriormente se puede fraccionar mediante destilación extractiva para dar una fracción 1,3-butadieno cruda que se purifica posteriormente adicionalmente en columnas de destilación finales junto con una corriente que comprende hidrocarburos que tienen una solubilidad menor de la del 1,3-butadieno, en particular butanos y butenos, y una corriente que comprende hidrocarburos que son más fácilmente solubles que el 1,3-butadieno, en particular butinos y posiblemente 1,2-butadieno. Tal proceso se describe, por ejemplo, en la EP-B 0 284 971. Sin embargo, tiene la desventaja que los componentes que son más solubles en el extractor que el 1,3-butadieno, en particular los buteninos y posiblemente 1,2-butadieno, no se convierten en el producto 1,3-butadieno deseado.

Una desventaja adicional es una pérdida de rafinato, en razón a que la corriente rica en acetileno se tiene que diluir con rafinato 1 por razones de seguridad.

La destilación extractiva para aislar 1,3-butadieno se puede simplificar mediante la hidrogenación selectiva anterior de impurezas acetilénicas, es decir butinos. Tal proceso se describe en Proc.-Etilene Prod. Conf. 5 (1996), páginas 631 a 636. De acuerdo con esto, una alta conversión de vinilacetileno combinada con una baja pérdida de butadieno se logra en operaciones de alta catalización cuando se utiliza un catalizador KLP, es decir un catalizador que comprende partículas de cobre finamente divididas en un ácido de aluminio-gama de alta pureza que tiene una estructura de poro definida como soporte. La hidrogenación selectiva anterior permite la destilación de butadieno extractiva de dos etapas que se simplifican un proceso de etapa única y permite que se reduzcan los elementos de equipo requeridos en la destilación final corriente abajo por una columna de separación. Sin embargo, el proceso tiene la desventaja de que es necesaria una planta separada para la hidrogenación selectiva anterior de las impurezas acetilénicas.

La Patente Estadounidense No. 4,277,313 describe un proceso adicional para aislar 1,3-butadieno, de acuerdo con el cual se llevan a cabo una hidrogenación selectiva en primer lugar y luego una destilación extractiva del 1,3-butadieno. La hidrogenación selectiva se puede llevar a cabo en la fase líquida o en la fase de gas, en la presencia de catalizadores que comprenden elementos del grupo VIII de la Tabla Periódica, por ejemplo un catalizador de óxido de paladio/aluminio. Los extractos mencionados son dimetilformamida o dietilformamida, N-metilpirrolidona, furfural o acetonitrilo. El proceso tiene, como los procesos descritos anteriormente, la desventaja que es necesaria una planta separada para la hidrogenación selectiva anterior.

La Patente Estadounidense No. 6,040,489 describe un proceso para separar 1,3-butadieno de una fracción C4 en el cual la fracción C4 se hidrogena en una columna y se extrae selectivamente con un disolvente, una corriente que comprende al menos butanos y butenos se retira de la columna como un vapor superior y el disolvente, cargado con butadienos, se retira del fondo y luego se separa en una columna de separación de disolvente en una corriente superior que contiene butadieno y una corriente inferior que contiene disolvente. En una columna de destilación de butadieno, la corriente superior que contiene butadieno se separa en una corriente superior que contiene 1,3-butadieno y una corriente inferior que contiene 1,2-butadieno.

Se conoce el uso de columnas de pared de división, es decir columnas de destilación que tienen paredes de división verticales que en las regiones de la columna evitan la mezcla cruzada de corrientes de vapor y líquido, para la fracción de mezclas multi-componente por destilación. La pared de división, que comprende una lámina de metal plana, divide la columna en la dirección longitudinal y su región media dentro de una sección de flujo interno y una sección de toma.

Un resultado similar se puede lograr utilizando columnas acopladas térmicamente, es decir disposiciones de al menos dos columnas en las que cada una de las columnas se conecta a la otra columna en al menos dos puntos de conexión físicamente separados.

La EP-B 0 126 288 describe una columna de pared de división en la que se llevan a cabo las reacciones químicas. Como un resultado de la adición definida de catalizadores homogéneos, las reacciones químicas se pueden restringir en una forma seleccionada de regiones particulares de la columna de pared de división.

Es un objeto de la presente invención suministrar un proceso para aislar 1,3-butadieno de una fracción C4, cuyo proceso no tiene las desventajas de la técnica anterior, que en particular requiere menores desembolsos en términos de aparatos.

En el presente caso el término 1,3-butadieno crudo se refiere a una mezcla de hidrocarburos que contiene el producto 1,3-butadieno objetivo en una fracción de al menos 80% en peso, preferiblemente 90% en peso, con particular preferencia 95% en peso, estando formado el resto por impurezas.

En contraste, el término 1,3-butadieno puro se refiere a una mezcla de hidrocarburos que contiene el producto objetivo 1,3-butadieno en una fracción de al menos 99% en peso, preferiblemente 99.5% en peso, con particular preferencia 99.7% en peso, estando formado el resto por impurezas.

El logro de este objetivo inicia a partir de un proceso para el trabajo de una fracción C4, que comprende las etapas de

Destilación extractiva (I),

Hidrogenación selectiva sobre un catalizador heterogéneo (II), un crudo que es una corriente de 1,3-butadieno obtenida siguiendo las etapas de proceso (I) y (II) y

Destilación de la corriente 1,3-butadieno crudo para aislar 1,3-butadieno puro (III).

Hemos encontrado que el objeto mencionado anteriormente se logra por las etapas de proceso I y II que se llevan a cabo en una columna única y los procesos de la etapa III que se llevan a cabo en una segunda columna.

Como una alternativa, es posible llevar a cabo los procesos de las etapas I y II en columnas acopladas térmicamente y llevar a cabo el proceso de la etapa III en una segunda columna.

Los procesos conocidos no dan indicaciones de que una separación de C4 se pueda llevar a cabo mediante destilación extractiva e hidrogenación selectiva en catalizadores heterogéneos para dar una corriente de 1,3-butadieno cruda en una columna única. La presunción por el contrario, es que un aparato adicional, una columna de separación en particular, es necesaria para separar 1,3-butadieno de el solvente selectivo cargado con éste, y que tal aparato, una columna de separación en particular, tendría que ser operado bajo diferentes condiciones de proceso, en particular bajo diferentes condiciones de presión. La razón para esto radica en la propensión a fuerte polimerización de los compuestos diénicos y acetilénicos a temperaturas elevadas. Estos incrementos en la temperatura ocurren en la región inferior de la columna y en evaporador si se separan los hidrocarburos de baja ebullición mediante destilación desde el extractor de alta ebullición bajo las condiciones de presión de destilación extractiva, es decir de aproximadamente 4 a 6 bar absolutos.

La fracción C4, como se conoce, que se utiliza en el presente caso como la mezcla de partida, es una mezcla de hidrocarburos que tienen predominantemente cuatro átomos de carbono por molécula. La fracción C4 se obtiene, por ejemplo, en la producción de etileno y/o propileno por craqueo térmico de una fracción de petróleo tal como gas de petróleo licuificado, nafta liviana o gasóleo. Las fracciones también se obtienen en la hidrogenación catalítica de n-butano y/o n-buteno. Las fracciones C4 incluyen generalmente butanos, 1,3-butadieno, y también cantidades pequeñas de hidrocarburos C3 y C5, y también butinos, especialmente 1-butino (etil acetileno) y butenino (vinil acetileno). El contenido de 1,3-butadieno es generalmente de 10 a 80% en peso, preferiblemente de 20 a 70% en peso, en particular de 30 a 60% en peso, mientas que la cantidad de vinil acetileno y etil acetileno generalmente no excede el 5% en peso.

Una fracción C4 típica tiene la siguiente composición en porcentaje en peso:

\vskip1.000000\baselineskip

Propano	0-0.5
Propeno	0-0.5
Propadieno	0-0.5
Propino	0-0.5
n-butano	3-10
i-Butano	1-3
1-Buteno	10-20
i-buteno	10-30
trans-2-Buteno	2-8

(Continuación)

cis-2-Buteno	2-6
1,3-butadieno	30-60
1,2-Butadieno	01-1
Etilacetileno	0.1-2
Vinilacetileno	0.1-3
C5	0-0.5

En la destilación extractiva recién definida, los disolventes selectivos adecuados para el problema de separación actual, a saber el aislamiento del 1,3-butadieno de la fracción C4, son generalmente sustancias o mezclas que tienen un punto de ebullición mayor que el de la mezcla que va a ser fraccionada y tienen una mayor afinidad para enlaces triples y enlaces dobles conjugados que para enlaces dobles únicos y enlaces dobles, preferiblemente disolventes bipolares, particularmente preferiblemente disolventes apróticos dipolares. Las sustancias que no son corrosivas o sólo ligeramente corrosivas se prefieren para evitar el ataque al aparato.

Los disolventes selectivos adecuados para los procesos de la presente invención son, por ejemplo, butiriolactona, nitrilos tales como acetonitrilo, propionitrilo o metoxipropionitrilo, cetonas tales como acetona, furfural, amidas de ácido alifático inferiores N-alquilo sustituidas tales como dimetilformamida, dietilformamida, dimetilacetamida, dietilacetamida o N-formilmorfolino, amidas de ácido cíclico N-alquilo sustituidas (lactamas) tales como N-aquilpirrolidonas, en particular N-metilpirrolidona. Se usan generalmente de amidas de ácido alifático inferior N-alquilo sustituidas o amidas de ácido cíclico N-alquilo sustituidas. Particularmente los extractores ventajosos son dimetilformamida y, en particular, N-metilpirrolidona.

Sin embargo, también es posible utilizar mezclas de estos disolventes con otro, por ejemplo N-metilpirrolidona con acetonitrilo, o mezclas de estos disolventes con cosolventes tales como agua y/o terc-butil éteres, por ejemplo metil terc-butil éter, etil terc-butil éter, propil terc-butil éter, n- o isobutil terc-butil éter.

Un extractor particularmente útil es N-metilpirrolidona, preferiblemente en disolución acuosa, en particular con 8 a 10% en peso de agua, particularmente preferiblemente con 8.3% en peso de agua.

Para la hidrogenación selectiva sobre catalizadores heterogéneos, a saber procesos de etapa II, se pueden utilizar todos los procesos esencialmente conocidos para los propósitos de la presente invención. Es posible utilizar los catalizadores conocidos basados en paladio como se describe, por ejemplo, en la EP-A-0 738 540, EP-A-0 722 776 o la Patente Estadounidense No. 4,587,369, o catalizadores basados en cobre como se describe, por ejemplo, en la Patente Estadounidense No. 4,493,906 o la Patente Estadounidense No. 4,704,492.

El catalizador para la hidrogenación selectiva se puede aplicar para destilación interna habitual, es decir, en particular, bandejas de columna, cuerpos o empaques preformados; ellos se pueden embeber en empaques de malla de alambre y envueltos en rollos, como se describe en la Patente Estadounidense No. 4,215,011. Sin embargo, ellos son particularmente y ventajosamente utilizados como empaques TLC (Catalizadores de Capa delgada).

Las formas particularmente útiles de catalizadores son los empaques de catalizador TLC descritos en la DE-A 196 24 130 y se obtienen por pulverización y/o deposición de vapor; los contenidos de esta publicación se incorporan aquí completamente como referencia en la descripción de la presente invención. Adicionalmente a las mallas tejidas o películas descritas en la DE-A 196 24 130 como material soporte, también es posible utilizar una malla anudada como material de soporte para el empaque de catalizador. En adición a la pulverización y/o deposición de vapor descrita en la DE-A 196 24 130, las sustancias catalíticamente activas y/o sustancias activas como promotores también se pueden aplicar por impregnación.

La destilación de la corriente 1,3-butadieno crudo para el propósito de recuperación del 1,3-butadieno puro (proceso de etapa III) tiene lugar en una segunda columna de destilación, en una forma conocida, en particular en una columna de pared de división o en una columna o en dos columnas. La corriente de admisión para la etapa de proceso III se retira preferiblemente de la primer columna en la forma de vapores laterales y se suministra a al segunda columna de destilación.

Mientras que se relacionan las columnas que se pueden utilizar para las etapas de proceso I y II de implementación para dar una corriente de 1,3-butadieno crudo, no existen en principio restricciones.

La columna se suministra en su región media con la fracción C4, el disolvente selectivo en su región superior, e hidrógeno por debajo del lado de suministro de la fracción C4.

La columna se equipa con internos de separación activa, que son preferiblemente elementos de empaque aleatorio o empaques ordenados en la región por debajo del costado de suministro de disolvente selectivo. Por encima del costado de suministro de disolvente selectivo se prefiere disponer una o más bandejas.

La columna se opera preferiblemente en una presión de columna superior en el rango de 3 a 7 bar absolutos, en particular de 4 a 6 bar absolutos; esto significa que es posible llevar a cabo la condensación con agua como refrigerante en la parte superior de la columna, sin ninguna necesidad de más refrigerantes costosos.

En el fondo de la columna, se establecen temperaturas en el rango de 140 a 200 grados C, en particular de 180 a 190 grados C, frecuentemente de aproximadamente 185 grados C.

Al menos los internos de separación activa por debajo del costado de suministro de fracción C4, los elementos de empaque particularmente aleatorios o empaques ordenados, se configuran como internos reactivos, en otras palabras, los catalizadores para la hidrogenación selectiva se aplican a ellos, como ya se describió anteriormente. Se da preferencia a utilizar empaques TLC.

Se retira de la parte superior de la columna una corriente que comprende aquellos componentes de la fracción C4 que son menos solubles de 1,3-butadieno en el disolvente selectivo, particularmente butanos y butenos, mientras que se retira del fondo de la columna el disolvente selectivo, todavía contaminado con hidrocarburos, que se separan preferiblemente en un vaporizador y suministran el fondo de la columna de nuevo para dar un disolvente purificado que preferiblemente se recicla al menos parcialmente en la región superior de la columna.

En un proceso preferido la variante es una corriente que se saca de la columna en la que las etapas de proceso (I) y (II) se conducen a partir de una zona que tiene una concentración relativamente alta de acetilenos y esta corriente se suministra de nuevo a la columna, preferiblemente en la región más superior de la zona catalíticamente activa de dicha columna. Esto produce un incremento en el rendimiento de 1,3-butadieno.

Se prefiere conducir los procesos en tal una forma que al menos se tome una medida para reducir una temperatura del líquido en el fondo de la columna. De acuerdo con esta variante de proceso, la temperatura a la que la mezcla de reacción se somete es reducida.

La temperatura del líquido en el fondo de la columna se reduce preferiblemente de 10 a 80 grados C, en particular a un nivel en el rango de 100 a 170 grados C, preferiblemente de 140 a 160 grados C.

Una medida preferida para reducir la temperatura del líquido en el fondo de la columna es, de acuerdo con la invención, suministrar una corriente de componentes de ebullición medio a la región de columna inferior o al vaporizador de fondo de la columna. El término "componentes de ebullición medios" se refiere en el presente caso a un hidrocarburo o una mezcla de hidrocarburos que se definen por vía de su punto de ebullición:

Dicha ebullición en el presente caso se debe adecuar por encima del punto de ebullición del 1,3-butadieno y por debajo del punto de ebullición del disolvente o la mezcla disolvente.

Los componentes de ebullición medios suministran preferiblemente una sustancia o una mezcla de sustancias que ya están presentes en el proceso.

Particularmente los componentes de ebullición medios adecuados comprenden una sustancia o una mezcla de sustancias que tienen en cada caso 5 átomos de carbono por molécula, preferiblemente uno o más al canos y/o uno o más alquenos.

Como componentes de ebullición medios se prefiere particularmente suministrar una o más de las sustancias 2-metil-2-buteno, 3-metil-1-buteno, n-pentano, isopentano, n-pent-1-eno y n-pent-2-eno.

La proporción del flujo de volumen del componente de ebullición medio con el volumen de flujo de la fracción C4 suministrada es de preferiblemente de 0.001/1 a 0.25/1, más preferiblemente de 0.002/1 a 0.15/1, con particular preferencia de 0.004/1 a 0.008/1.

Como la corriente de componente de ebullición medio también es posible en particular suministrar una corriente de fondo de la columna de destilación para recuperar el 1,3-butadieno puro.

Una segunda medida que se puede tomar de acuerdo con la invención con el fin de reducir la temperatura del líquido en el fondo de la columna, en adición a o alternativamente al suministro descrito anteriormente de una corriente componente de ebullición media, es elevar la cantidad de los componentes de relativamente baja ebullición del disolvente selectivo, en particular su contenido de vapor de agua, en la región inferior de la columna al suministrar una corriente de componente de punto de ebullición relativamente bajo del disolvente selectivo, en la corriente particular, para la región inferior de la columna y agotar la corriente de disolvente selectivo retirado de la columna, antes de su reciclado completo o parcial a la columna, mediante la fracción suministrada o componente de relativamente bajo punto de ebullición, en particular vapor.

La proporción de flujo de volumen relativo de componentes con relativo bajo punto de ebullición especialmente vapor, al flujo de volumen de la fracción C4 suministrado a la columna es de preferiblemente de 0.2/1 a 1.6/1, preferiblemente 1.2:1.

El componente de punto de ebullición relativamente bajo del disolvente selectivo, especialmente agua, se suministra apropiadamente a la columna en forma de vapor, preferiblemente a una presión igual a o ligeramente por encima de la presión de fondo de la columna.

Un disolvente selectivo que es particularmente adecuado en el actual proceso es, un conjunto como se estableció anteriormente, N-metilpirrolidona, referido para abreviar como NMP, preferiblemente en disolución acuosa, en particular de 8 a 10% en peso de agua, con particular preferencia con 8.3% en peso de agua.

Antes de reciclar la corriente de disolvente selectivo ésta se puede agotar mediante la fracción suministrada del componente de relativamente bajo punto de ebullición, especialmente vapor. Esto involucra poco o ningún cambio a la composición del disolvente selectivo, que es esencial para su selectividad.

Como una alternativa a las medidas descritas anteriormente, la temperatura en el fondo de la columna se puede reducir al permitir un incremento de contenido de 1,3-butadieno en los fondos de líquido de la columna, en particular de 0.5 a 5% en peso basado en el peso total de los fondos de líquido, preferiblemente de 1 a 3% en peso, con particular preferencia 1.8% en peso, y agitando los fondos del líquido, después que se han retirado de la columna, de 1,3-butadieno en una columna de separación, utilizando como vapor de separación preferiblemente el producto superior de vapor de la columna.

También es posible equipar la columna de separación con un vaporizador de fondo adicional.

Alternativamente es posible llevar a cabo el agotamiento de butadieno en una columna de separación separada pero en cambio de una subsección adicional dispuesta en la región más baja de la columna.

En una modalidad, el proceso de las etapas I y II se lleva a cabo en una columna con pared de división.

Para este propósito se hace uso de un aparato que comprende

Una columna de pared de división en la que una pared de división esta dispuesta en la dirección longitudinal de la columna para formar una región de columna común superior, una región de columna común inferior, una sección de entrada de flujo y una sección de retirada,

Con la introducción de la mezcla de de admisión en la región media de la sección de entrada de flujo, la introducción del extractor en la región superior de la sección de entrada de flujo.

Con la introducción del hidrógeno en la región de columna común inferior, la separación de hidrógeno que no ha reaccionado en la corriente de vapor de los componentes de baja ebullición condensables en un condensador en la parte superior de la columna con pared de división y la recirculación por vía de un compresor a la región de columna común inferior y

Con descarga de vapor o líquido de la corriente de 1,3-butadieno crudo de la sección de retiro de la columna de pared de división en un punto por debajo del punto de admisión correspondiente en la sección de entrada de flujo y

Transporte adicional de la corriente de 1,3-butadieno crudo a la destilación final (proceso de etapa III).

La mezcla de partida, a saber la fracción C4, se evapora de antemano y es admitida en forma de vapor en la región media de la sección de entrada de flujo de la columna con pared de división. El extractor se introduce en la región superior de la sección de entrada de flujo de la columna con pared de división en un punto de admisión seleccionado de tal manera que esté suficientemente por debajo del extremo superior de la pared de división para asegurar que ningún extractor obtenga la pared de la región de columna superior común y dentro de la región superior de la sección de toma.

En el condensador ubicado en la parte superior de la columna con pared de división, los componentes de baja ebullición condensables, en particular butanos, butenos y posiblemente hidrocarburos C3 se condensan de la corriente de vapor y se regresan particularmente preferiblemente como repaso a la parte superior de la columna con pared de división y descargan de otra forma como una corriente de baja ebullición. El hidrógeno que no se ha consumido en la hidrogenación se comprime en un compresor y es admitido en forma de gas de regreso a la sección de columna común más baja. El hidrógeno que se ha consumido se reemplaza por hidrógeno fresco. Sin embargo, como una alternativa a o en adición a la recirculación del hidrógeno que no se ha consumido en la región de columna común inferior, el hidrógeno no utilizado se puede recircular por vía del vaporizador de fondo de la columna. La admisión del hidrógeno en el vaporizador de fondo ofrece una ventaja de una reducción significativa de la temperatura del producto de fondo y permite la mejor separación de los hidrocarburos del producto de fondo sin que se exceda la máxima temperatura de operación permisible para el extractor.

La corriente de 1,3-butadieno crudo se coloca en forma de vapor o en forma líquida en la región inferior de la sección toma de la columna con pared de división en un punto que se ubica por debajo del punto de admisión correspondiente para la fracción C4 en la sección de entrada de flujo. Aquí, el punto de descarga tiene que estar suficientemente lejos por encima del extremo inferior de la pared de división para asegurar que ningún extractor se pueda ubicar en la región de columna común inferior en la región de toma de la sección por encima del punto de descarga para la corriente que contiene 1,3-butadieno.

Todas las regiones de la columna se pueden proveer con internos de destilación habituales. Adicionalmente al menos una región de la sección de toma se tiene que proveer con internos reactivos, es decir con internos que caracterizan heterogéneamente la hidrogenación selectiva. Para este propósito es posible, como se indicó anteriormente, utilizar internos de destilación habituales a los que los catalizadores heterogéneos se pueden aplicar o preferiblemente empaques TLC. Adicionalmente a las subsección definida anteriormente de la sección de toma, la sección superior completa de la sección de toma también se puede proveer con internos reactivos.

En una modalidad adicional, la presente invención suministra un aparato para llevar a cabo el proceso de la presente invención en el cual la columna con pared de división se reemplaza por columnas acopladas térmicamente, preferiblemente cada una tiene sus propios vaporizadores y/o condensadores de fondo.

Estos ensambles son equivalentes en términos de consumo de energía a una columna con pared de división, estas variantes de aparato hacen posible operar las dos columnas en diferentes presiones. En razón a que la presión parcial del hidrógeno para la hidrogenación selectiva es de aproximadamente 1 a 10 bar, las partes de la planta en la que el hidrógeno está presente se tiene que diseñar para una presión correspondientemente elevada. El uso de columnas térmicamente acopladas de las que sólo una se tiene que diseñar para permitir operación de presión elevada reduce el costo de capital. Las variantes de aparato que utilizan columnas acopladas térmicamente también ofrecen ventajas cuando se utiliza un catalizador que tiene una corta vida de operación. La ubicación del catalizador en un costado de la columna hace posible suministrar dos de tales columnas conectadas en paralelo de tal forma que el periodo inactivo para la regeneración del catalizador, lavado de catalizador o reemplazo de catalizador se puedan evitar completamente o al menos reducir sustancialmente.

Las columnas con pared de división se prefieren en las plantas nuevas por razones de costo, pero las columnas acopladas térmicamente son útiles, en particular, para la modificación de columnas de destilación existentes.

La invención se ilustra adelante con ayuda de un dibujo y ejemplo. En los dibujos:

La Figura 1 muestra esquemáticamente un primer aparato de acuerdo con la presente invención que comprende una columna con pared de división

La Figuras 2a a 2d muestra esquemáticamente las columnas acopladas térmicamente con vaporizadores y condensadores de fondo y

Las Figuras 3a a 3d muestra esquemáticamente las columnas acopladas térmicamente cada una tiene su propios vaporizadores y condensadores de fondo.

La Figura 4 muestra esquemáticamente un proceso variante que suministra una corriente de componente de ebullición medio,

La Figura 5 muestra esquemáticamente un proceso variante con el suministro de vapor, y las Figuras 6 y 7 muestran esquemáticamente dos variantes de proceso diferentes en las que se establece en el fondo de la columna un contenido de 1,3-butadieno relativamente alto.

En las figuras, los numerales de referencia se utilizan para las mismas corrientes correspondientes.

La variante mostrada esquemáticamente en la figura 1 tiene una columna con pared de división TK con una pared de división T que está dispuesta en dirección longitudinal de la columna y divide la columna con pared de división TK en una región de columna común superior 1, una región de columna con un inferior 6, una sección de flujo interno 2a, 2b, 4 y una sección de toma 3a, 3b, 5a, 5b. La fracción C4 se introduce por vía del punto de admisión F entre las subsecciones 2b y 4 de la sección de flujo de entrada, el extractor E se introduce entre las subsecciones 2a y 2b de la sección de entrada de flujo y el hidrógeno H se introduce en la región de columna común inferior 6. En el condensador K, los componentes de baja ebullición condensables se separan de la corriente de vapor, regresan parcialmente como repaso a la parte superior de la columna y se descargan como corriente de componente de ebullición baja A. El hidrógeno gaseoso se comprime en el compresor B y se retroalimenta en la región de columna común inferior 6 de la columna con pared de división TK. La columna tiene un vaporizador de fondo S por vía de tal parte del producto de fondo que se regresa a la región de columna común inferior 6, y parte de producto inferior está, sin circulación de vía del vaporizador inferior, descargado de la columna con pared de división como la corriente de ebullición alta C.

La sección de flujo de entrada de la columna con pared de división TK se forma por las subsecciones 2a, 2b y 4, con la subsección 2a que se ubica por encima del punto de admisión para el extractor E, la subsección 2 se ubica entre los puntos de admisión para el extractor E y la fracción C4 F, y la subsección 4 se ubican por debajo del punto de admisión para la fracción C4F. La sección de toma de la columna con pared de división se forma por las subsecciones 3a, 3b, 5a, y 5b. La subsección 5b tiene dimensiones de tal manera que el extractor de la región de columna común inferior 6 no puede entrar en la subsección 5a de la sección de toma que se equipa con reactivos internos. La corriente B que contiene 1,3 butadieno se retira de la sección de toma de la columna con pared de división TK entre las subsecciones 3b y 5a.

Las Figuras 2a a 2d muestran esquemáticamente modalidades diferentes y variantes de aparato que comprenden columnas de destilación acopladas térmicamente cada una tiene un condensador común y vaporizadores de fondo comunes. Aquí, las regiones de columna 1, 2a, 2b, 3a, 3b, 4, 5a, 5b y 6 de la columna con pared de división TK de la Figura 1 se dividen diferentemente entre dos columnas individuales.

Las Figuras 3a a 3d muestran modalidades adicionales de columnas acopladas térmicamente en las que cada columna tiene sus propios vaporizadores de fondo y sus propios condensadores. El repaso para cada columna individual se genera por condensación en su propio condensador. Para reducir el consumo de energía, los condensadores se diseñan preferiblemente como condensadores parciales.

La Figura 4 muestra esquemáticamente una planta para llevar a cabo la modalidad sin una pared de división, en la que se suministra una corriente de componente de ebullición media.

Una columna única 10 se suministra en su región superior con el disolvente selectivo E, con la fracción C4F en su región media, y con una corriente de hidrógeno H por debajo del costado de suministro de la corriente F. Se retira una corriente B de 1,3-butadieno crudo como una corriente lateral. La columna se equipa con bandejas en la región por encima del costado de suministro de la corriente E y por debajo de ese punto se equipa con elementos de empaque aleatorio o empaques ordenados, algunos de los cuales deben ser catalíticamente activos. La corriente de vapor se condensa y se retira como una corriente componente de ebullición a baja A que contiene predominantemente butanos y butenos. Del fondo de la columna, se retira el disolvente en el vaporizador de fondos S, en donde se purifica parcialmente y luego se recicla en la corriente E. Una corriente de componente de ebullición medio C5 se suministra en los fondos de vaporizador S.

La Figura 5 muestra esquemáticamente una planta para implementar la variante de procesos preferido en donde se suministra una corriente de agua, preferiblemente en forma de vapor (H2O-vap) en su región inferior. Esta cantidad de agua se pasa de regreso a la columna en un circuito a condensar la corriente de 1,3-butadieno crudo y separar la fase acuosa en un separador de fase, preferiblemente al evaporarla.

En la alternativa ilustrada en la Figura 6, que se relaciona con un proceso cuando el contenido de 1,3-butadieno se incrementa se permite en los líquidos de fondo, los fondos líquidos se someten a separación extractiva en una columna de separación dividida KS. Para este propósito es posible, como se ilustra por vía de ejemplo, utilizar la corriente de vapor de la columna 10.

La Figura 7 muestra esquemáticamente una planta adicional para implementar una variante de proceso con una concentración incrementada de 1,3-butadieno. En esta variante, la columna de separación KS se coloca contra la columna 10, como una sección de fondo adicional Z, y se separa de dicha columna 10 en una forma hermética de gas y hermética al fluido.

Ejemplos

Una columna con un total de 70 placas teóricas, con una presión superior de columna de 405 bar, se suministra en la bandeja 45, contando desde el fondo, con un flujo de volumen de 1.5 kg/H de una fracción C4 cuya composición es como se indicó anteriormente. En la bandeja 65 una solución acuosa que contiene NMP, con una resistencia de 8.3% en peso, se suministra como el disolvente selectivo, una corriente de hidrógeno de 15 g/H se suministra en una bandeja 11. Se retira una corriente de 1,2-butadieno crudo de la bandeja 10. En el fondo de la columna, se establece una temperatura de 186ºC.

Bajo las condiciones experimentales indicadas anteriormente, los volúmenes que fluyen del componente de ebullición medio de 2-metilbuteno suministrado en el fondo de la columna en cada caso son como se establece adelante.

La reducción en la temperatura de líquidos-fondos alcanzada en cada caso se puede ver en la tabla adelante:

Ejemplo Nº	C_{5}-flujo de masa (g/h)	Temperatura fondos líquido (ºC)
1	3	184,6
2	6	183,4
3	30	175,2

(Continuación)

Ejemplo Nº	C_{5}-flujo de masa (g/h)	Temperatura fondos líquido (ºC)
4	60	168,1
5	120	159,2
6	240	150,2

Ejemplo 7

Bajo las mismas condiciones experimentales como se describió inicialmente, una corriente de vapor de 300 kg/h se suministra a la región inferior de la columna en cambio de una corriente C5. Esto resulta en una reducción en la temperatura de líquidos-fondos de 186 a 180ºC.

Ejemplo 8

El procedimiento del ejemplo 7 se repite pero se suministra con mayor volumen de corriente, 2010 g/h,. Esto reduce la temperatura del líquido-fondos a 165ºC.

Claims

1. Un proceso para el trabajo de una fracción C_{4}, que comprende las etapas de proceso

- Destilación extractiva (I),

- Hidrogenación selectiva de impurezas acetilénicas sobre un catalizador heterogéneo (II), una corriente de 1,3-butadieno crudo que comprende un producto objetivo 1,3-butadieno en una fracción de al menos 80% en peso que se obtiene siguiendo las etapas del proceso I y II y

- La destilación de la corriente de 1,3-butadieno crudo para aislar el 1,3-butadieno (III) que comprende el producto objetivo 1,3-butadieno en una fracción de al menos 99% en peso,

en donde las etapas de proceso I y II se llevan a cabo en una columna única y el proceso de la etapa III se lleva a cabo en una segunda columna, el catalizador heterogéneo utilizado para la hidrogenación selectiva de impurezas acetilénicas está presente en la forma de internos reactivos.

2. Un proceso para el trabajo de una fracción C_{4} que comprende las etapas de proceso

- Destilación extractiva (I),

en donde las etapas de proceso I y II se llevan a cabo en columnas acopladas térmicamente es decir disposiciones de al menos dos columnas, cada columna tiene al menos dos enlaces a cada otra columna, en puntos separados espacialmente, y el proceso de la etapa III se lleva a cabo en una columna adicional, el catalizador heterogéneo utilizado para la hidrogenación selectiva de impurezas acetilénicas está presente en la forma de internos reactivos.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde los internos reactivos son internos de destilación acostumbrada, a la que se aplican los catalizadores heterogéneos para hidrogenación selectiva de impurezas acetilénicas, en particular bandejas de columna, cuerpos formados o empaques o están presentes en la forma de malla de alambre con bolsillos en los que están embebidos los catalizadores heterogéneos para la hidrogenación selectiva de impurezas acetilénicas.

4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el extracto utilizado para la etapa de proceso I es N-metilpirrolidona, preferiblemente en solución acuosa, en particular con 8 a 10% en peso de agua, particularmente preferible a 8.3% en peso de agua.

5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el catalizador heterogéneo utilizado para la hidrogenación selectiva (etapa de proceso II) es un empaque TLC.

6. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la corriente se toma de la columna cuyas etapas de proceso I y II se conducen desde una zona que tiene una concentración relativamente alta de acetilenos y esta corriente se suministra de nuevo a la columna, preferiblemente a la región más alta de su zona catalíticamente activa.

7. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde al menos se toma una medida para reducir la temperatura del líquido en el fondo de la columna.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la temperatura del líquido en el fondo de la columna se reduce de 10 a 80ºC, en particular a un nivel en el rango de 100 a 170ºC, preferiblemente de 140 a 160ºC.

9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7 o 8, en donde la corriente de ebullición media se suministra a la región inferior de la columna o al vaporizador de fondo de la columna.

10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en donde como un medio de punto de ebullición medio se suministra una sustancia o mezcla de sustancias que ya está presente en el proceso.

11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en donde se suministra como un medio de punto de ebullición medio una sustancia o una mezcla de sustancias que tienen en cada caso 5 átomos de carbono por molécula, preferiblemente 1 o más alcanos y/o más alquenos.

12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 11, en donde se suministra como un medio de punto de ebullición medio una o más de las siguientes sustancias: 2-metil-2-buteno, 3-metil-1-buteno, n-pentano, isopentano, n-pent-1-eno y n-pent-2-eno.

13. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde la proporción de flujo de volumen del un medio de punto de ebullición medio al flujo de volumen de la fracción C_{4} es de 0.001/1 a 0.25/1, preferiblemente de 0.002/1 a 0.1511, con particular preferencia de 0.004/1 a 0.008/1.

14. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8, en donde la cantidad de componentes de relativamente baja ebullición del solvente selectivo, en particular su contenido de corriente, se incrementa en la región más baja de la columna al suministrar una corriente de componente de ebullición relativamente bajo del solvente selectivo, especialmente corriente a la región inferior de la columna y agotar la corriente de solvente selectivo sacado de la columna, antes de que se recicle completa o parcialmente la columna, mediante la fracción suministrada de componente de ebullición relativamente baja, especialmente corriente.

15. El proceso de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la proporción de flujo de volumen relativo del componente de ebullición relativamente baja, especialmente corriente, al flujo de volumen de la fracción C_{4} suministrado a las columnas es de 0.2/1 a 1.6/1, preferiblemente 1.2:1.

16. El proceso de acuerdo con la reivindicación 14 o 15, en donde el componente de ebullición relativamente baja del solvente selectivo, especialmente agua se suministra a la columna en forma de vapor, en una presión igual a o ligeramente superior a la presión inferior de la columna.

17. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, donde el líquido del fondo de la columna incrementa el contenido de 1,3-butadieno, en particular de 0.5 a 5% en peso basado en el peso total de los fondos de líquido, preferiblemente de 1 a 3% en peso, con particular preferencia de 1.8% en peso y el líquido del fondo se agota, después éste se toma de la columna, de 1,3-butadieno en una columna de arrastre, utilizando como vapor de arrastre preferiblemente los vapores de producto superior de la columna.

18. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, 3, 4, 5, y 6, donde las etapas de proceso I y II se conducen en una columna de pared de división.

19. El proceso de acuerdo con la reivindicación 18, en donde la etapa del proceso I se lleva a cabo en una columna de pared de división (TK)

- en la que una pared de división (T) está dispuesta en la dirección longitudinal de la columna para formar una región de columna común superior (1), una región de columna común inferior (6), una sección de entrada de flujo (2a, 2b, 4) que tiene subsecciones (2a, 2b, 4) dispuestas de la parte superior a la inferior y una sección de toma (3a, 3b, 5a, 5b), la subsección (5a) de la sección de toma (3a, 3b, 5a, 5b) tiene internos reactivos,

- con la introducción de la fracción C_{4} (F) en la región media de la sección de entrada de flujo (2a, 2b, 4) entre las subsecciones (2b y 4) de la última, la introducción del extractor (E) en la región superior de la sección de entrada de flujo (2a, 2b, 4) entre las subsecciones (2a y 2b), con la introducción de hidrógeno (H) por debajo de la subsección (5a), la separación del hidrógeno que no reacciona en la corriente de vapor de la columna de pared de división (TK) de los un medio de punto de ebullición es bajos condensables en un condensador (K) y la recirculación por vía de un compresor (V) a la región de columna común inferior (6) y

- con descarga de la corriente que contiene 1,3-butadieno (B) de la sección de toma (3a, 3b, 5a, 5b) de la columna de pared de división (TK) en un punto entre las subsecciones (3b) y (5a) y en donde

- la corriente (B) se transporta adicionalmente a la destilación final (etapa de proceso III).

20. El proceso de acuerdo con la reivindicación 19, en donde los medios de punto de ebullición bajos condensados de la corriente de vapor en el condensador (K) se regresan parcialmente como retro-series a la parte superior de la columna de pared de división(TK) y de otra forma son descargados como corriente de un medio de punto de ebullición bajo (A).

21. Un aparato para llevar a cabo el proceso de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, en donde la columna de pared de división (TK) tiene internos reactivos en la subsección (5a) de la sección de toma (3a, 3b, 5a, 5b).

22. El aparato de acuerdo con la reivindicación 21, en donde los internos reactivos están presentes adicionalmente en las subsecciones superiores (3a, 3b, 5a, 5b), preferiblemente en la subsección (3b), particularmente preferible en las subsecciones (3a y 3b).