ES2306120T3 - Eliminacion de compuestos reductores de permanganato en el flujo del procedimiento de carbonizacion del metanol. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la reducción y/o eliminación de compuestos reductores de permanganato (PRC) y compuestos de yoduro de alquilo C2-12 formados en la carbonilación de un reactivo susceptible de ser carbonilado, seleccionado entre el grupo que consiste en metanol, acetato de metilo, formiato de metilo y dimetiléter, y mezclas de los mismos, a efectos de obtener un producto que comprende ácido acético, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: separar dicho producto de carbonilación a efectos de obtener una fase volátil, que comprende ácido acético, y una fase menos volátil; destilar dicha fase volátil a efectos de obtener un producto purificado de ácido acético y un primer producto de cabeza que comprende yoduro orgánico, agua, ácido acético y, como mínimo, un PRC; destilar, como mínimo, una parte del primer producto de cabeza en un aparato de destilación a efectos de formar un segundo producto de cabeza enriquecido en PRC; extraer el segundo producto de cabeza con agua y separar del mismo un flujo acuoso que comprende dicho, como mínimo, un PRC; y reciclar, como mínimo, una primera parte del segundo producto de cabeza extraído hacia dicho aparato de destilación.
Description
Eliminación de compuestos reductores de
permanganato en el flujo del procedimiento de carbonización del
metanol.
La presente invención se refiere a un
procedimiento perfeccionado para la eliminación de compuestos
reductores de permanganato y yoduros de alquilo formados por la
carbonilación de metanol en presencia de un catalizador de
carbonilación de metal del grupo VIII. Más específicamente, la
presente invención se refiere a un procedimiento perfeccionado para
reducir y/o eliminar precursores de productos reductores de
permanganato y yoduros de alquilo de los flujos intermedios durante
la formación de ácido acético mediante dichos procedimientos de
carbonilación.
Entre los procedimientos utilizados actualmente
para sintetizar ácido acético, uno de los más útiles comercialmente
es la carbonilación catalizada de metanol con monóxido de carbono,
tal como se describe en la Patente USA nº 3.769.329, concedida a
Paulik y otros el 30 de octubre de 1973. El catalizador de
carbonilación comprende rodio, ya sea disuelto o dispersado de otro
modo en un medio de reacción líquido, o fijado sobre un sólido
inerte, junto con un promotor de catalizador que contiene un
halógeno, tal como, por ejemplo, yoduro de metilo. El rodio se puede
introducir en el sistema de reacción en muchas formas, y la
naturaleza precisa de la fracción de rodio dentro del complejo
catalizador activo no se conoce con seguridad. De manera similar, la
naturaleza del promotor haluro no es crítica. Los solicitantes de
la Patente dan a conocer un gran número de promotores adecuados, la
mayoría de los cuales son yoduros orgánicos. Más típicamente y de
forma más práctica, la reacción se lleva a cabo burbujeando
continuamente
monóxido de carbono gaseoso a través de un medio de reacción líquido en el que está disuelto el catalizador.
monóxido de carbono gaseoso a través de un medio de reacción líquido en el que está disuelto el catalizador.
El documento WO 98/17619 da a conocer la
eliminación de compuestos de permanganato en el flujo del
procedimiento de carbonilación.
En las Patentes concedidas USA nº 5.001.259,
publicada el 19 de marzo de 1991; 5.026.908, publicada el 25 de
junio de 1991; y 5.144.068, publicada el 1 de septiembre de 1992; y
en la Patente europea EP 0 161 874 B2, publicada el 1 de julio de
1992, se da a conocer un perfeccionamiento del procedimiento según
la técnica anterior para la carbonilación de un alcohol para obtener
el ácido carboxílico con un átomo de carbono más que dicho alcohol
en presencia de un catalizador de rodio. Tal como se describe en
dichos documentos, se produce ácido acético a partir de metanol en
un medio de reacción que contiene acetato de metilo, haluro de
metilo, particularmente yoduro de metilo, y rodio presente en una
concentración catalíticamente efectiva. Estas Patentes dan a conocer
el hecho de que la estabilidad del catalizador y la productividad
del reactor de carbonilación se pueden mantener a niveles
sorprendentemente altos, incluso para concentraciones de agua muy
bajas, por ejemplo de 4 por ciento en peso o menor, en el medio de
reacción (a pesar de la práctica habitual en la industria de
mantener aproximadamente 14-15% en peso de agua),
manteniendo en el medio de reacción, junto con una cantidad
catalíticamente efectiva de rodio y como mínimo una concentración
finita de agua, una concentración especificada de iones yoduro
además del contenido en yoduro que está presente en forma de yoduro
de metilo u otros yoduros orgánicos. El ión yoduro está presente
como sal simple, siendo preferente el yoduro de litio. Estas
Patentes describen el hecho de que la concentración de acetato de
metilo y de sales de yoduro son parámetros significativos que
afectan a la velocidad de carbonilación del metanol para producir
ácido acético, particularmente para concentraciones de agua bajas en
el reactor. Utilizando concentraciones relativamente altas del
acetato de metilo y la sal de yoduro, se obtiene un grado
sorprendente de estabilidad del catalizador y de productividad del
reactor, incluso cuando el medio de reacción líquido contiene agua
en concentraciones bajas tales como aproximadamente 0,1% en peso,
tan baja que se puede definir simplemente como "una concentración
finita" de agua. Además, el medio de reacción utilizado mejora la
estabilidad del catalizador de rodio, es decir, la resistencia a la
precipitación del catalizador, particularmente durante las etapas
del procedimiento de recuperación del producto. En dichas etapas, la
destilación con el propósito de recuperar el producto de ácido
acético tiende a eliminar del catalizador el monóxido de carbono
que, en el entorno mantenido en el recipiente de reacción, es un
ligando con un efecto estabilizador sobre el rodio.
Se ha descubierto que, aunque un procedimiento
de carbonilación con baja concentración de agua para producir ácido
acético reduce los subproductos tales como el dióxido de carbono, el
hidrógeno y el ácido propiónico, también hace aumentar la cantidad
de otras impurezas presentes habitualmente en cantidades de trazas y
la calidad del ácido acético a veces se resiente cuando se intenta
aumentar la velocidad de producción perfeccionando los catalizadores
o modificando las condiciones de reacción.
Estas impurezas de trazas afectan a la calidad
del ácido acético, particularmente cuando se recirculan a través del
procedimiento de reacción. Las impurezas que disminuyen el tiempo de
permanganato del ácido acético incluyen compuestos de carbonilo y
compuestos de carbonilo insaturados. Tal como se utiliza en el
presente documento, la expresión "carbonilo" se refiere a
compuestos que contienen grupos funcionales aldehído o cetona, los
cuales pueden o no presentar insaturación. Para una consideración
más detallada sobre las impurezas de un procedimiento de
carbonilación, véase Catalysis of Organic Reaction (Catálisis de
reacciones orgánicas), 75, 369-380 (1998).
La presente invención se propone el objetivo de
reducir y/o eliminar compuestos reductores de permanganato (PRC)
tales como acetaldehído, acetona, metil etil cetona, butiraldehído,
crotonaldehído, 2-etil crotonaldehído,
2-etil butiraldehído y similares y los productos de
condensación aldólica de los mismos. La presente invención también
conlleva la reducción del ácido propiónico.
Las impurezas de carbonilo descritas
anteriormente, tal como el acetaldehído, pueden reaccionar con los
promotores de catalizador de yoduro formando yoduros de alquilo
multicarbono, tal como yoduro de etilo, yoduro de propilo, yoduro de
butilo, yoduro de pentilo, yoduro de hexilo y similares. Es deseable
eliminar los yoduros de alquilo del producto de reacción ya que
incluso pequeñas cantidades de estas impurezas en el producto de
ácido acético tienden a envenenar el catalizador utilizado en la
producción de acetato de vinilo, el producto obtenido más comúnmente
del ácido acético. De este modo, la presente invención también se
dirige a la eliminación de yoduros de alquilo, particularmente
compuestos de yoduro de alquilo C_{2-12}. En
consecuencia, dado que muchas impurezas se originan con el
acetaldehído, un objetivo principal consiste en eliminar o reducir
el contenido en acetaldehído y yoduro de alquilo en el
procedimiento.
Las técnicas convencionales para eliminar
impurezas incluyen tratar el producto de ácido acético con
oxidantes, ozono, agua, metanol, carbón activado, aminas y
similares, pudiéndose o no combinar dicho tratamiento con la
destilación del ácido acético. El tratamiento de purificación más
típico incluye una serie de destilaciones del producto final. Se
conoce, por ejemplo, por la Patente USA nº 5.783.731 la eliminación
de impurezas de carbonilo de flujos orgánicos tratándolos con un
compuesto de amina tal como hidroxilamina, que reacciona con los
compuestos de carbonilo formando oximas, seguido de destilación a
efectos de separar el producto orgánico purificado de los productos
de reacción oximas. Sin embargo, el tratamiento adicional del
producto final añade costos al procedimiento y la destilación del
producto de ácido acético tratado puede provocar la formación de
impurezas adicionales.
Aunque es posible obtener ácido acético con una
pureza relativamente alta, el producto de ácido acético formado
mediante el procedimiento de carbonilación con baja concentración de
agua y el tratamiento de purificación descritos anteriormente
frecuentemente se mantiene hasta cierto punto deficiente con
respecto al tiempo de permanganato, debido a la presencia de
pequeñas proporciones de impurezas residuales. Dado que un tiempo de
permanganato suficiente es un ensayo comercial importante que el
producto ácido debe superar para ser adecuado para múltiples
aplicaciones, la presencia de impurezas que hacen disminuir el
tiempo de permanganato es una desventaja. Además, no es
económicamente o comercialmente rentable eliminar cantidades mínimas
de estas impurezas del ácido acético por destilación, ya que algunas
de dichas impurezas tienen puntos de ebullición cercanos a los del
producto de ácido
acético.
acético.
En consecuencia, ha adquirido importancia la
identificación de métodos económicamente viables para eliminar las
impurezas en cualquier otro punto del procedimiento de carbonilación
sin contaminar el producto final ni añadir costes innecesarios. La
Patente USA nº 5.756.836, que se incorpora como referencia al
presente documento, da a conocer un procedimiento para producir
ácido acético de pureza elevada ajustando la concentración de
acetaldehído de la solución de reacción por debajo de 1.500 ppm. Se
afirma que manteniendo la concentración de acetaldehído por debajo
de este umbral es posible eliminar la formación de impurezas, de tal
modo que únicamente se requiere destilar el producto de ácido
acético crudo para obtener ácido acético de pureza elevada.
La Patente europea EP 0 487 284 B1, publicada el
12 de abril de 1995, da a conocer que las impurezas de carbonilo
presentes en el producto de ácido acético habitualmente se
concentran en el producto de cabeza de la columna de componentes
ligeros. En consecuencia, el producto de cabeza de la columna de
componentes ligeros se trata con un compuesto de amina (tal como
hidroxilamina), que reacciona con los compuestos de carbonilo
formando derivados oxima que se pueden separar del producto de
cabeza restante por destilación, obteniéndose un producto de ácido
acético con un tiempo de permanganato mejorado.
La solicitud de Patente europea EP 0 687 662 A2
y la Patente USA nº 5.625.095 describen un procedimiento para
producir ácido acético de pureza elevada en el que se mantiene una
concentración de acetaldehído de 400 ppm o menor en el reactor
utilizando un procedimiento de destilación de una etapa o multietapa
para eliminar el acetaldehído. Los flujos del procedimiento
propuestos para la eliminación del acetaldehído incluyen una fase
ligera que contiene principalmente agua, ácido acético y acetato de
metilo; una fase pesada que contiene principalmente yoduro de
metilo, acetato de metilo y ácido acético; un flujo de producto de
cabeza que contiene principalmente yoduro de metilo y acetato de
metilo; o un flujo de recirculación formado combinando las fases
ligera y pesada. Estas referencias no identifican cuál de estos
flujos presenta la mayor concentración de acetaldehído.
El documento EP 0 687 662 A2 y la Patente USA nº
5.625.095 también dan a conocer el control de las condiciones de
reacción a efectos de controlar la formación de acetaldehído en el
reactor. Aunque se afirma que la formación de subproductos tales
como crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído y yoduros
de alquilo se reduce controlando la formación de acetaldehído,
también se indica que la regulación de las condiciones de reacción
de la forma propuesta hace aumentar la formación de ácido
propiónico, un subproducto no deseado.
Más recientemente, se ha dado a conocer en las
Patentes USA concedidas nº 6.143.930 y 6.339.171 que es posible
reducir significativamente las impurezas no deseadas en el producto
de ácido acético llevando a cabo una purificación multietapa en el
producto de cabeza de la columna de componentes ligeros. Esas
Patentes dan a conocer un procedimiento de purificación en el que el
producto de cabeza de componentes ligeros se destila dos veces, en
cada caso tomando el producto de cabeza de acetaldehído y retornando
un residuo rico en yoduro de metilo al reactor. El destilado rico en
acetaldehído se extrae con agua a efectos de eliminar la mayoría del
acetaldehído para su eliminación, dejando una concentración de
acetaldehído significativamente menor en el refinado que se recicla
al reactor.
Aunque los procedimientos descritos
anteriormente han tenido éxito a la hora de eliminar impurezas de
carbonilo del sistema de carbonilación y controlar mayoritariamente
los problemas relacionados con los niveles de acetaldehído y el
tiempo de permanganato en el producto de ácido acético final,
todavía se pueden llevar a cabo perfeccionamientos adicionales. En
consecuencia, persiste la necesidad de encontrar procedimientos
alternativos a efectos de mejorar la eficacia de la eliminación de
acetaldehído. La presente invención da a conocer una solución
alternativa de este tipo.
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En un aspecto, la presente invención da a
conocer un procedimiento para producir ácido acético que incluye las
siguientes etapas:
- (a)
- hacer reaccionar metanol y dióxido de carbono en un medio de reacción adecuado que incluye un catalizador y un yoduro orgánico;
- (b)
- separar los productos de la reacción en una fase de producto volátil que contiene ácido acético, yoduro orgánico y, como mínimo, un compuesto reductor de permanganato (PRC) y, una fase menos volátil que contiene el catalizador y ácido acético;
- (c)
- destilar la fase de producto volátil a efectos de obtener un producto purificado y un primer producto de cabeza que contiene yoduro orgánico, agua, ácido acético y metanol no reaccionado;
- (d)
- destilar, como mínimo, una parte del primer producto de cabeza a efectos de obtener un segundo producto de cabeza enriquecido en PRC;
- (e)
- extraer el segundo producto de cabeza con agua y separar del mismo un extracto acuoso que contiene PRC concentrados para su eliminación; y
- (f)
- destilar, como mínimo, una parte del segundo producto de cabeza extraído junto con la primera parte de producto de cabeza.
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Preferentemente, otra parte del segundo producto
de cabeza extraído se recicla al reactor.
En otro aspecto, la presente invención da a
conocer un procedimiento perfeccionado para separar una mezcla que
contiene agua, ácido acético, yoduro de metilo, acetato de metilo,
metanol, como mínimo un yoduro de alquilo C_{2-12}
y, como mínimo, un compuesto reductor de permanganato (PRC). El
procedimiento perfeccionado incluye las siguientes etapas: (a)
destilar la mezcla a efectos de formar un flujo de producto de
cabeza enriquecido en PRC; (b) extraer el flujo de producto de
cabeza enriquecido en PRC con agua y separar del mismo un flujo
acuoso que contiene, como mínimo, un PRC; y (c) destilar, como
mínimo, una parte del producto de cabeza enriquecido en PRC extraído
junto con la mezcla.
En otro aspecto adicional, la presente invención
da a conocer un procedimiento perfeccionado para la reducción y/o
eliminación de compuestos reductores de permanganato (PRC) y
compuestos de yoduro de alquilo C_{2-12} formados
en la carbonilación de metanol a un producto de ácido acético. En el
procedimiento perfeccionado, el metanol se carbonila en un medio de
reacción que contiene un catalizador y un yoduro orgánico; los
productos de la reacción de carbonilación se separan en (1) una fase
volátil que contiene producto de ácido acético, yoduro orgánico,
agua y, como mínimo, un PRC, y (2) una fase menos volátil que
contiene el catalizador; la fase volátil se destila a efectos de
obtener un producto purificado y un primer producto de cabeza que
contiene yoduro orgánico, agua, ácido acético y PRC. El
perfeccionamiento incluye las etapas de (a) destilar el primer
producto de cabeza a efectos de formar un flujo de segundo producto
de cabeza enriquecido en PRC; (b) extraer el flujo de segundo
producto de cabeza con agua y separar del mismo un flujo acuoso que
contiene PRC; y (c) destilar, como mínimo, una parte del segundo
producto de cabeza extraído junto con el primer producto de
cabeza.
En realizaciones particularmente preferentes de
la invención, el segundo producto de cabeza o producto de cabeza
enriquecido en PRC contiene dimetiléter en una cantidad efectiva
para reducir la solubilidad del yoduro de metilo en el flujo de
extracto acuoso.
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La figura 1 muestra el procedimiento según la
técnica anterior, tal como se da a conocer en la Patente USA nº
6.339.171, para la eliminación de impurezas de carbonilo en un flujo
intermedio del procedimiento de carbonilación para la producción de
ácido acético mediante una reacción de carbonilación.
La figura 2 muestra una realización preferente
de la presente invención.
Aunque la invención puede sufrir diversas
modificaciones y presentar formas alternativas, en los dibujos se
han ilustrado realizaciones específicas a título de ejemplo, que a
continuación se describen con detalle. Sin embargo, debe entenderse
que no se pretende limitar la invención a las formas particulares
descritas. Al contrario, la invención pretende abarcar todas las
modificaciones, equivalentes y alternativas que entren dentro del
alcance de la misma, tal como se define en las reivindicaciones
adjuntas.
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A continuación se describen realizaciones
ilustrativas de la invención. Para una mayor claridad, no se
describen todas las características de una implementación real en la
presente especificación. Evidentemente, se apreciará que en el
desarrollo de cualquier realización real de este tipo, se deberán
tomar numerosas decisiones específicas de cada implementación a
efectos de alcanzar los objetivos específicos del responsable del
desarrollo, tales como cumplir las limitaciones propias del sistema
y del negocio, que variarán de una implementación a otra. Además, se
apreciará que un esfuerzo de desarrollo de este tipo puede resultar
complejo y consumir tiempo, pero sin embargo constituirá una tarea
rutinaria para los expertos en la materia que se beneficien de la
presente exposición.
El procedimiento de purificación según la
presente invención resulta útil en cualquier procedimiento utilizado
para carbonilar metanol (u otro reactivo susceptible de ser
carbonilado, tal como acetato de metilo, formiato de metilo o
dimetiléter) para obtener ácido acético en presencia de un
catalizador de metal del grupo VIII, tal como rodio y un promotor de
yoduro. Un procedimiento particularmente útil es la carbonilación de
metanol a ácido acético con baja concentración de agua catalizada
por rodio, tal como se indica a título de ejemplo en la Patente USA
nº 5.001.259. Habitualmente, se cree que el componente de rodio del
sistema catalizador está presente en forma de compuesto de
coordinación de rodio con un componente de halógeno que proporciona,
como mínimo, uno de los ligandos de dicho compuesto de coordinación.
Además de la coordinación de rodio y halógeno, también se cree que
el monóxido de carbono se coordina con el rodio. El componente de
rodio del sistema catalizador se puede proporcionar introduciendo en
la zona de reacción rodio en forma de rodio metálico, sales de
rodio, tales como sus óxidos, acetatos, yoduros, etc., u otros
compuestos de coordinación de rodio y similares.
El componente promotor de halógeno del sistema
catalizador consiste en un compuesto de halógeno que comprende un
haluro orgánico. De este modo se pueden utilizar haluros de alquilo,
de arilo, y de alquilo o arilo sustituidos. Preferentemente, el
promotor de haluro está presente en forma de haluro de alquilo en el
que el radical alquilo corresponde al radical alquilo del alcohol
suministrado que se carbonila. De este modo, en la carbonilación de
metanol a ácido acético, el promotor de haluro contiene haluro de
metilo, y más preferentemente yoduro de metilo.
El medio de reacción líquido utilizado puede
incluir cualquier disolvente compatible con el sistema catalizador y
puede incluir alcoholes puros o mezclas de los alcoholes de partida
y/o el ácido carboxílico deseado y/o ésteres de estos compuestos. El
disolvente y el medio de reacción líquido preferentes para el
proceso de carbonilación con baja concentración de agua es el
producto de ácido carboxílico. De este modo, en la carbonilación del
metanol a ácido acético, el disolvente preferente es ácido
acético.
El medio de reacción contiene agua, pero en
concentraciones muy inferiores a las que hasta el momento se han
considerado prácticas para alcanzar velocidades de reacción
suficientes. Se ha dado a conocer anteriormente el hecho de que en
reacciones de carbonilación catalizadas por rodio del tipo descrito
en la presente invención, la adición de agua tiene un efecto
beneficioso sobre la velocidad de reacción (Patente USA nº
3.769.329). De este modo, la mayoría de procesos comerciales
funcionan con concentraciones de agua, como mínimo, de
aproximadamente 14% en peso. Correspondientemente, es completamente
inesperado que se puedan alcanzar velocidades de reacción
sustancialmente iguales o superiores a las obtenidas con estas
concentraciones elevadas de agua para concentraciones de agua
menores del 14% en peso y tan bajas como del 0,11% en peso.
De acuerdo con el procedimiento de carbonilación
más útil para la obtención de ácido acético según la presente
invención, las velocidades de reacción deseadas se obtienen incluso
para concentraciones bajas de agua, incluyendo el medio de reacción
acetato de metilo y un ión yoduro adicional además del yoduro que
está presente como promotor de catalizador, tal como yoduro de
metilo u otros yoduros orgánicos. El promotor de yoduro adicional es
una sal del yoduro, siendo preferente el yoduro de litio. Se ha
descubierto que, para concentraciones bajas de agua, el acetato de
metilo y el yoduro de litio actúan como promotores de la velocidad
únicamente cuando están presentes concentraciones relativamente
altas de cada uno de estos componentes y que dicha promoción es
mayor cuando ambos componentes están presentes simultáneamente
(Patente USA nº 5.001.259). Se cree que la concentración de yoduro
de litio utilizada en el medio de reacción del sistema de reacción
de carbonilación preferente es bastante elevada en comparación con
los niveles utilizados en la poca técnica anterior que trata el uso
de sales de haluro en sistemas de reacción de este tipo. La
concentración absoluta de ión yoduro no es una limitación para la
utilidad de la presente
invención.
invención.
La reacción de carbonilación de metanol a ácido
acético como producto se puede llevar a cabo poniendo en contacto la
alimentación de metanol, que se encuentra en fase líquida, con
monóxido de carbono gaseoso que se burbujea a través de un medio de
reacción líquido disolvente de ácido acético que contiene el
catalizador de rodio, promotor de yoduro de metilo, acetato de
metilo y sal de yoduro soluble adicional, en unas condiciones de
temperatura y presión adecuadas para la formación del producto de
carbonilación. Se reconocerá de forma general que la concentración
de ión yoduro en el sistema catalizador es la que resulta importante
y no el catión asociado con el yoduro y que, para una determinada
concentración molar de yoduro, la naturaleza del catión no es tan
significativa como el efecto de la concentración de yoduro. Se puede
utilizar cualquier sal metálica de yoduro, o cualquier sal de
yoduro de cualquier catión orgánico, o catión cuaternario tal como
una amina o fosfina cuaternaria, o catión inorgánico, siempre y
cuando dicha sal sea suficientemente soluble en el medio de reacción
para proporcionar el nivel deseado de yoduro. Cuando el yoduro se
añade como sal metálica, es preferentemente una sal de yoduro de un
miembro del grupo que consiste en los metales del grupo IA y del
grupo IIA de la tabla periódica, tal como se describe en el
"Handbook of Chemistry and Physics" ("Manual de química y
física"), publicado por CRC Press, Cleveland, Ohio,
1975-76 (56ª edición). Particularmente, son útiles
los yoduros de metales alcalinos, siendo preferente el yoduro de
litio. En el procedimiento de carbonilación con baja concentración
de agua más útil en la presente invención, el yoduro adicional
utilizado además del promotor de yoduro orgánico está presente en la
solución de catalizador en cantidades comprendidas entre
aproximadamente 2 y aproximadamente 20% en peso, el acetato de
metilo está presente en cantidades comprendidas entre
aproximadamente 0,5 y aproximadamente 30% en peso, y el yoduro de
litio está presente en cantidades comprendidas entre aproximadamente
5 y aproximadamente 20% en peso. El catalizador de rodio está
presente en cantidades comprendidas entre aproximadamente 200 y
aproximadamente 2.000 partes por millón
(ppm).
(ppm).
Las temperaturas de reacción típicas para la
carbonilación son de aproximadamente 150 a aproximadamente 250ºC,
siendo el intervalo de temperaturas más preferente de
aproximadamente 180 a aproximadamente 220ºC. La presión parcial de
monóxido de carbono en el reactor puede variar ampliamente, pero
típicamente es de aproximadamente 2 a aproximadamente 30 atmósferas,
y preferentemente de aproximadamente 3 a aproximadamente 10
atmósferas. Debido a la presión parcial de los subproductos y a la
presión de vapor de los líquidos contenidos, la presión total del
reactor variará entre aproximadamente 15 y aproximadamente 40
atmósferas.
En la figura 1 se muestra un sistema típico de
reacción y recuperación de ácido acético utilizado para la
carbonilación catalizada por rodio con promotor de yoduro del
metanol a ácido acético, y dicho sistema incluye un reactor de
carbonilación de fase líquida, un calentador de vaporización rápida,
y una columna de componentes ligeros (14) de yoduro de metilo y
ácido acético que presenta un flujo lateral de ácido acético (17)
que prosigue hacia su purificación adicional. El reactor y el
calentador de vaporización rápida no se muestran en la figura 1, ya
que se consideran equipos estándar bien conocidos en la técnica del
proceso de carbonilación. Típicamente, el reactor de carbonilación
es un reactor del recipiente agitado o una columna de burbujeo,
dentro del cual los contenidos del líquido o lodo de reacción se
mantienen automáticamente a un nivel constante. En este reactor se
introducen continuamente metanol fresco, monóxido de carbono, el
agua necesaria suficiente para mantener, como mínimo, una
concentración finita de agua en el medio de reacción, solución de
catalizador reciclada de la base del calentador de vaporización
instantánea, una fase reciclada de yoduro de metilo y acetato de
metilo, y una fase reciclada de ácido acético a curso procedente de
un decantador receptor de producto de cabeza de la columna de
componentes ligeros o de separación (14) de yoduro de metilo y ácido
acético. Se utilizan sistemas de destilación que proporcionan medios
para recuperar el ácido acético crudo y reciclar la solución de
catalizador, el yoduro de metilo y el acetato de metilo hacia el
reactor. En un procedimiento preferente, se introduce continuamente
en el reactor de carbonilación monóxido de carbono justo por debajo
del agitador, que se utiliza para agitar los contenidos. Mediante
este medio de agitación, el suministro de gas se dispersa
completamente a través del líquido de reacción. Se evacúa un flujo
de purga de gases desde el reactor a efectos de impedir la formación
de subproductos gaseosos y mantener una determinada presión parcial
de monóxido de carbono para una determinada presión total en el
reactor. La temperatura del reactor se controla y la alimentación de
monóxido de carbono se introduce a una velocidad suficiente para
mantener la presión total deseada en el
reactor.
reactor.
El producto líquido se evacúa del reactor de
carbonilación a una velocidad suficiente para mantener un nivel
constante en el mismo y dicho producto se introduce en el calentador
de vaporización rápida. En dicho calentador de vaporización rápida,
la solución de catalizador se extrae como flujo de base
(principalmente ácido acético que contiene el rodio y la sal de
yoduro junto con cantidades menores de acetato de metilo, yoduro de
metilo y agua), mientras que el flujo de producto de cabeza de vapor
del calentador de vaporización rápida contiene mayoritariamente el
producto de ácido acético junto con yoduro de metilo, acetato de
metilo y agua. Los gases disueltos que salen del reactor y se
introducen en el calentador de vaporización rápida consisten en una
parte del monóxido de carbono junto con subproductos gaseosos tales
como metano, hidrógeno y dióxido de carbono, los cuales abandonan el
calentador de vaporización rápida como parte del producto de cabeza.
El flujo de producto de cabeza se dirige a la columna de componentes
ligeros o de separación (14) como flujo (26).
En las Patentes USA nº 6.143.930 y 6.339.171, se
ha puesto de manifiesto que existe una concentración de PRC, y
particularmente de acetaldehído, más alta en la fase ligera que en
el flujo de fase pesada que abandona la columna (14), en concreto
aproximadamente 3 veces más alta. De este modo, de acuerdo con la
presente invención, el flujo que contiene PRC (28) se dirige a un
decantador receptor de producto de cabeza (16), desde el cual la
fase de componentes ligeros, el flujo (30), se dirige a la columna
de destilación (18).
La presente invención se puede considerar de
forma amplia como un procedimiento perfeccionado para destilar PRC,
principalmente aldehídos y yoduros de alquilo, a partir de un flujo
de ácido acético en fase vapor. El flujo en fase vapor se destila y
se extrae a efectos de eliminar los PRC. Un procedimiento
particularmente preferente para eliminar aldehídos y yoduros de
alquilo de un primer flujo de ácido acético en fase vapor y para
reducir los niveles de ácido propiónico en el producto de ácido
acético, incluye las siguientes etapas:
- a)
- condensar el primer flujo de ácido acético en fase vapor en un primer condensador y separarlo bifásicamente a efectos de formar un primer producto en fase líquida pesada y un primer producto en fase líquida ligera, conteniendo dicha primera fase líquida pesada una mayor proporción de componentes catalíticos que dicho primer producto en fase líquida ligera;
- b)
- destilar el producto en fase líquida ligera en una primera columna de destilación a efectos de formar un segundo flujo de producto de ácido acético en fase vapor enriquecido con aldehídos y yoduros de alquilo con respecto a dicho primer flujo de ácido acético en fase vapor;
- c)
- condensar el segundo flujo en fase vapor en un segundo condensador a efectos de formar un segundo producto en fase líquida;
- d)
- destilar el segundo producto en fase líquida en una segunda columna de destilación a efectos de formar un tercer flujo en fase vapor;
- e)
- condensar el tercer flujo en fase vapor y extraer el flujo condensado con agua a efectos de eliminar el acetaldehído residual del mismo; y
- f)
- reciclar, como mínimo, una parte del tercer flujo en fase vapor extraído a la segunda columna de destilación.
En la figura 1 se muestra una realización según
la técnica anterior tal como se da a conocer en la Patente USA nº
6.339.171. Haciendo referencia a la figura 1, el primer flujo de
ácido acético en fase vapor (28) contiene yoduro de metilo, acetato
de metilo, acetaldehído y otros componentes de carbonilo. A
continuación, este flujo se condensa y se separa (en el recipiente
-16-) a efectos de separar el producto en fase pesada que contiene
la mayor proporción de componentes catalíticos, que se recircula al
reactor (no mostrado en la figura 1) y una fase ligera (30) que
contiene acetaldehído, agua y ácido acético.
Posteriormente, cada fase del producto de cabeza
de componentes ligeros se puede destilar a efectos de eliminar los
PRC del flujo, principalmente el componente acetaldehído, aunque
resulta preferente eliminar los PRC de la fase ligera (30), ya que
se ha descubierto que la concentración de acetaldehído es
ligeramente mayor en dicha fase. En la realización ilustrada y
descrita en el presente documento, la destilación se lleva a cabo en
dos etapas; sin embargo, se apreciará que dicha destilación se puede
llevar a cabo también en una única columna.
La fase ligera (30) se dirige a la columna (18),
que sirve para formar una segunda fase de vapor (36) enriquecida en
aldehídos y yoduros de alquilo con respecto al flujo (28). El vapor
(36) se condensa (recipiente -20-) y se separa bifásicamente a
efectos de formar un segundo producto en fase líquida pesada y un
segundo producto en fase líquida ligera. Este segundo producto en
fase líquida ligera contiene una mayor proporción de componentes
catalíticos que la segunda fase líquida ligera, y posteriormente se
recircula hacia el reactor. La segunda fase líquida ligera (40) que
contiene acetaldehído, yoduro de metilo, metanol y acetato de
metilo, se dirige a una segunda columna de destilación (22), en la
que el acetaldehído se separa de los otros componentes. Se ha
descubierto que este procedimiento según la invención reduce y/o
elimina, como mínimo, el 50% de las impurezas de yoduro de alquilo
del flujo de ácido acético. También se ha puesto de manifiesto que
el acetaldehído y sus derivados se reducen y/o eliminan, como
mínimo, en un 50%, más a menudo en más del 60%. En consecuencia, es
posible mantener la concentración de ácido propiónico en el producto
de ácido acético por debajo de aproximadamente 400 partes por millón
en peso y preferentemente por debajo de 250 partes por millón.
Desde la parte superior de la columna de
componentes ligeros o de separación (14), se eliminan vapores a
través del flujo (28), se condensan y se dirigen al recipiente (16).
Dichos vapores se enfrían a una temperatura suficiente para
condensar y separar el yoduro de metilo, acetato de metilo,
acetaldehído y otros componentes de carbonilo condensables y el agua
en dos fases. Una parte del flujo (28) contiene gases no
condensables, tales como dióxido de carbono, hidrógeno y similares,
y se puede evacuar tal como se muestra en el flujo (29) de la figura
1. La fase pesada del flujo (28) también abandona el decantador de
recepción de productos de cabeza (16), pero no se ilustra en la
figura 1. Normalmente, esta fase pesada se recircula al reactor,
pero un flujo de deslizamiento, habitualmente una pequeña cantidad,
por ejemplo del 25% en volumen, preferentemente menos de
aproximadamente 20% en volumen, de la fase pesada también se puede
dirigir a un procedimiento de tratamiento de carbonilo, y el resto
se recicla al reactor o sistema de reacción. Este flujo de
deslizamiento de la fase pesada se puede tratar individualmente o en
combinación con la fase ligera (flujo -30-) para una destilación y
extracción adicionales de las impurezas de carbonilo.
La fase ligera (flujo -30-) se dirige a la
columna de destilación (18). Una parte del flujo (30) se dirige de
nuevo a la columna de componentes ligeros (14) como flujo de reflujo
(34). El resto del flujo (30) se introduce en la columna (18) como
flujo (32) aproximadamente a la mitad de la columna. La columna (18)
sirve para concentrar los componentes aldehído del flujo (32) en el
flujo de producto de cabeza (36), separando el agua y el ácido
acético de los componentes más ligeros. El flujo (32) se destila en
una primera columna de destilación (18), que preferentemente
contiene aproximadamente 40 platos, y en la cual la temperatura
varía de aproximadamente 283ºF (139,4ºC) en la parte inferior a
aproximadamente 191ºF (88,3ºC) en la parte superior de la columna.
Por la parte inferior de (18) sale el flujo (38), que contiene
aproximadamente un 70% de agua y un 30% de ácido acético. El flujo
(38) se procesa, generalmente se enfría utilizando un intercambiador
de calor, se recicla hacia el decantador de producto de cabeza de
columna de componentes ligeros (16) a través de los flujos (46),
(48) y finalmente al reactor o sistema de reacción. Se ha puesto de
manifiesto que el reciclaje de una parte del flujo (38),
identificado como flujo (46), de nuevo a través del decantador (16),
aumenta la eficacia del procedimiento según la invención y permite
que esté presente más acetaldehído en la fase ligera, flujo (32). Se
ha puesto de manifiesto que el flujo (36) presenta aproximadamente
siete veces más aldehído cuando el flujo (38) se recicla de este
modo a través del decantador (16). Por la parte superior de la
columna (18) sale el flujo (36), que contiene PRC, y en particular
acetaldehído, yoduro de metilo, acetato de metilo y metanol, y
yoduros de alquilo. A continuación, el flujo (36) se dirige a un
receptor de producto de cabeza (20) después de haber sido enfriado a
efectos de condensar cualquier gas condensable presente.
Del receptor de producto de cabeza (20) sale el
flujo (40), que contiene acetaldehído, yoduro de metilo, acetato de
metilo y metanol. Una parte del flujo (40) se retorna a la columna
(18) como flujo de reflujo (42). El resto del flujo (40) se
introduce en una segunda columna de destilación (22), cerca de la
parte inferior de dicha columna. La columna (22) sirve para separar
la mayoría del acetaldehído del yoduro de metilo, acetato de metilo
y metanol del flujo (40). En una realización, la columna (22)
contiene aproximadamente 100 platos y se hace funcionar a una
temperatura que varía desde aproximadamente 224ºF (106,6ºC) en la
parte inferior hasta aproximadamente 175ºF (79,4ºC) en la parte
superior. En una realización preferente alternativa, la columna (22)
contiene empaquetamiento estructurado en lugar de platos. El
empaquetamiento preferente es un empaquetamiento estructurado con
un área interfásica de aproximadamente 65 pies^{2}/pies^{3},
preferentemente fabricada en una aleación metálica tal como 2205 u
otro material de empaquetamiento similar, siempre y cuando sea
compatible con las composiciones que se deben purificar en la
columna. Durante la experimentación se observó que la carga uniforme
de la columna, que es necesaria para una buena separación, era mejor
con empaquetamiento estructurado que con platos. Alternativamente,
se puede utilizar empaquetamiento cerámico. El residuo de la columna
(22), el flujo (44), sale en la parte inferior de la columna y se
recicla al proceso de carbonilación.
Tal como se describe en la Patente USA nº
6.339.171, se ha descubierto que durante el calentamiento de la
columna (22), se forman polímeros de acetaldehído de alto peso
molecular. Se cree que estos polímeros de alto peso molecular (peso
molecular mayor de aproximadamente 1.000) se forman durante el
proceso de la fase ligera, y son viscosos y tixotrópicos. Cuando se
aplica calor al sistema, tienden a endurecerse y adherirse a las
paredes de la torre, donde su eliminación resulta complicada. Una
vez polimerizados, son sólo ligeramente solubles en disolventes
orgánicos o acuosos, y sólo se pueden eliminar del sistema por
medios mecánicos. En consecuencia, se requiere un inhibidor,
preferentemente en la columna (22), a efectos de reducir la
formación de estas impurezas, es decir, metaldehído y paraldehído y
polímeros de acetaldehído de mayor peso molecular (AcH). Estos
inhibidores consisten habitualmente en alcanoles
C_{1-10}, preferentemente metanol; agua; ácido
acético y similares, utilizados individualmente o combinados unos
con otros, o con uno o varios otros inhibidores. El flujo (46), que
es una parte del residuo de la columna (18) y un flujo de
deslizamiento del flujo (38), contiene agua y ácido acético y, en
consecuencia, puede servir como inhibidor. Tal como se muestra en la
figura 1, el flujo (46) se separa para formar los flujos (48) y
(50). El flujo (50) se añade a la columna (22) a efectos de inhibir
la formación de impurezas de metaldehído y paraldehído y polímeros
de mayor peso molecular. Dado que el residuo de la segunda columna
(22) se recicla al reactor, todos los inhibidores añadidos deben ser
compatibles con la química de la reacción. Se ha descubierto que
pequeñas cantidades de agua, metanol, ácido acético o una
combinación de los mismos, no interfieren con la química de la
reacción y prácticamente eliminan la formación de polímeros de
acetaldehído. El flujo (50) también se utiliza preferentemente como
inhibidor, ya que este material no modifica el balance de agua del
reactor. Aunque el agua no es particularmente preferente como
inhibidor, añadiendo agua a la columna (22) se obtienen otras
ventajas importantes, tal como se describe a continuación.
En la parte superior de la columna (22) sale el
flujo (52), que contiene los PRC. El flujo (52) se dirige a un
condensador y posteriormente al receptor de producto de cabeza (24).
Tras la condensación, todos los materiales no condensables se
evacúan del receptor (24); los materiales condensados abandonan el
receptor (24) como flujo (54). El flujo (56), un flujo de
deslizamiento del flujo (54), se utiliza como reflujo para la
columna (22). En la parte inferior de la columna (22) sale el flujo
(44), que contiene yoduro de metilo, metanol, acetato de metilo,
metanol y agua. Este flujo se combina con el flujo (66), que se
describe a continuación, y se dirige al reactor.
Es importante para el mecanismo de extracción
que el flujo de producto de cabeza de la columna (22) se mantenga
frío, habitualmente a una temperatura de aproximadamente 13ºC. Dicho
flujo se puede obtener o mantener a aproximadamente 13ºC mediante
técnicas convencionales conocidas por los expertos en la materia, o
mediante cualquier mecanismo generalmente aceptado por la
industria.
Después de abandonar el receptor (24), el flujo
(58) se hace pasar preferentemente a través de un
condensador/refrigerador (ahora, flujo -62-) y a continuación se
suministra a un extractor (27) a efectos de eliminar y reciclar
pequeñas cantidades de yoduro de metilo del flujo acuoso de PRC. En
el extractor (27), los PRC y los yoduros de alquilo se extraen con
agua, preferentemente agua procedente de un flujo interno, de tal
modo que se mantiene el balance de agua dentro del sistema de
reacción. Como resultado de esta extracción, el yoduro de metilo se
separa de la fase acuosa de PRC y yoduro de alquilo. En una
realización preferente, se utiliza un
mezclador-sedimentador con una relación de agua a
alimentación de aproximadamente 2.
El flujo acuoso de extracción (64) abandona el
extractor por la parte superior del mismo. Esta fase acuosa rica en
PRC, y particularmente rica en acetaldehído, se dirige a tratamiento
de aguas. También abandona el extractor el flujo de refinado (66),
que contiene yoduro de metilo, que habitualmente se recicla al
sistema de reacción y finalmente al reactor.
Los solicitantes de la presente invención han
descubierto que el retornar, como mínimo, una parte del flujo de
refinado (66) a la columna de destilación (22), mejora la eficacia
de eliminación de aldehído del sistema en su conjunto. Esto se puede
llevar a cabo retornando, como mínimo, una parte del flujo (66) a
cualquier punto comprendido entre el flujo (32) (la alimentación
hacia la columna -18-) y el extractor (27). En la realización
mostrada en la figura 2, una parte del flujo (66) se divide como
flujo (68) y se suministra a la columna (22), ya sea mezclándolo con
el flujo de alimentación de la columna (40) o suministrando el flujo
(68) directamente a la columna en otro punto.
En una realización de la presente invención,
todo el flujo (66) se puede retornar a la columna (22). Sin embargo,
se ha descubierto que es más preferible retornar, como mínimo, una
parte del flujo (66) al sistema de reacción, que retornar todo el
flujo a la columna (22). Cuando los solicitantes empezaron a
realizar ensayos sobre la presente invención, se observó que la
presión en la columna (22) aumentaba significativamente a lo largo
del tiempo, lo que indicaba una acumulación de un componente volátil
en el sistema que no se estaba eliminando en la extracción. Los
solicitantes descubrieron que dentro de la columna (22) tenían lugar
una serie de reacciones químicas, incluyendo la hidrólisis del
acetato de metilo y el yoduro de metilo a metanol, y la subsiguiente
formación de dimetiléter (DME). El DME fue identificado como el
componente volátil que causaba el aumento de presión en la columna.
Cuando todo el flujo de refinado (66) procedente del extractor (27)
se recicla a la columna (22), el DME que se forma en la columna no
se elimina del sistema. Sin embargo, se puso de manifiesto que este
problema se podía resolver reciclando una parte del flujo (66)
directa o indirectamente al sistema del reactor. Por ejemplo, el
flujo (66) se puede reciclar al recipiente (16), donde se combina
con la fase pesada que retorna al reactor, tal como se ha descrito
anteriormente. Dado que el DME se puede carbonilar en el reactor
para producir ácido acético, el reciclaje de parte del flujo que
contiene DME (66) directa o indirectamente al reactor impide
eficazmente que el DME se acumule en el sistema de eliminación de
acetaldehído.
Sin embargo, al mismo tiempo, los solicitantes
de la presente invención también han descubierto una ventaja
inesperada en la presencia de pequeñas cantidades de DME en el
sistema de eliminación de acetaldehído. Específicamente, se puso de
manifiesto que el DME reduce la solubilidad de yoduro de metilo en
agua. De este modo, la presencia de DME en la alimentación al
extractor (27) reduce la cantidad de yoduro de metilo extraída hacia
el flujo (64) y que se pierde en el tratamiento de aguas residuales.
A título de ejemplo, los solicitantes observaron que la
concentración de yoduro de metilo en el flujo (64) disminuía desde
aproximadamente 1,8% cuando no había presencia de DME hasta
aproximadamente 0,5% cuando del DME estaba presente. Tal como se ha
descrito anteriormente, dado que el yoduro de metilo es un
componente particularmente costoso del sistema de reacción, es
altamente deseable minimizar la cantidad de yoduro de metilo que se
elimina del procedimiento como residuo, de tal modo que se reduce la
cantidad de yoduro de metilo fresco que se debe suministrar al
reactor. Correspondientemente, otro aspecto de la presente invención
incluye la etapa de inyectar DME adicional antes del extractor (27),
por ejemplo en el flujo (62), a efectos de reducir la pérdida de
yoduro de metilo en el flujo acuoso de extracción (64).
Alternativamente, es posible generar DME adicional dentro del
procedimiento suministrando agua adicional a la columna (22), ya sea
en el flujo de alimentación (40) o en el flujo de reflujo (56).
Aunque la invención se ha descrito haciendo
referencia a las realizaciones preferentes, es posible para los
expertos en la materia llevar a cabo modificaciones y alteraciones
evidentes. Particularmente, aunque la presente invención se ha
descrito anteriormente de forma general utilizando la fase de
componentes ligeros de la columna (14), cualquier flujo del
procedimiento de carbonilación con una concentración alta de PRC y
yoduros de alquilo se puede tratar de acuerdo con la presente
invención. En consecuencia, se pretende que la invención incluya
completamente todas las modificaciones y alteraciones de este tipo
que entren dentro del alcance de las reivindicaciones siguientes o
de equivalentes de las mismas.
Claims (36)
1. Procedimiento para la reducción y/o
eliminación de compuestos reductores de permanganato (PRC) y
compuestos de yoduro de alquilo C_{2-12} formados
en la carbonilación de un reactivo susceptible de ser carbonilado,
seleccionado entre el grupo que consiste en metanol, acetato de
metilo, formiato de metilo y dimetiléter, y mezclas de los mismos, a
efectos de obtener un producto que comprende ácido acético,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
- separar dicho producto de carbonilación a efectos de obtener una fase volátil, que comprende ácido acético, y una fase menos volátil;
- destilar dicha fase volátil a efectos de obtener un producto purificado de ácido acético y un primer producto de cabeza que comprende yoduro orgánico, agua, ácido acético y, como mínimo, un PRC;
- destilar, como mínimo, una parte del primer producto de cabeza en un aparato de destilación a efectos de formar un segundo producto de cabeza enriquecido en PRC;
- extraer el segundo producto de cabeza con agua y separar del mismo un flujo acuoso que comprende dicho, como mínimo, un PRC; y
- reciclar, como mínimo, una primera parte del segundo producto de cabeza extraído hacia dicho aparato de destilación.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que el perfeccionamiento comprende además la introducción, como
mínimo, de una segunda parte del segundo producto de cabeza
extraído, directa o indirectamente en el medio de reacción.
3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en
el que dicho segundo producto de cabeza comprende dimetiléter en una
cantidad efectiva para reducir la solubilidad del yoduro de metilo
en dicho flujo acuoso.
4. Procedimiento, según la reivindicación 2, que
comprende además la etapa de añadir dimetiléter al segundo producto
de cabeza.
5. Procedimiento, según la reivindicación 2, que
comprende además la formación de dimetiléter en dicho aparato de
destilación.
6. Procedimiento, según la reivindicación 5, que
comprende además la etapa de añadir agua a un flujo asociado con
dicho aparato de destilación, formándose de este modo dimetiléter en
dicho aparato de destilación.
7. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que la primera parte reciclada del segundo producto de cabeza
extraído se suministra al aparato de destilación junto con la
primera parte de producto de cabeza.
8. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que la primera parte reciclada del segundo producto de cabeza
extraído se suministra al aparato de destilación separada de la
primera parte de producto de cabeza.
9. Procedimiento, según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa de añadir dimetiléter, como mínimo, a un
flujo seleccionado entre el grupo que consiste en dicha fase
volátil, dicho primer producto de cabeza, dicho segundo producto de
cabeza, un flujo de reflujo asociado con la destilación de dicha
fase volátil y un flujo de reflujo de dicho aparato de
destilación.
10. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que dicho, como mínimo, un PRC comprende acetaldehído.
11. Procedimiento, según la reivindicación 10,
en el que una cantidad suficiente de dicho acetaldehído se elimina
de dicha fase volátil a efectos de mantener una concentración menor
de aproximadamente 400 partes por millón en peso de ácido propiónico
en dicho producto purificado de ácido acético.
12. Procedimiento, según la reivindicación 10,
en el que una cantidad suficiente de dicho acetaldehído se elimina
de dicha fase volátil a efectos de mantener una concentración menor
de aproximadamente 250 partes por millón en peso de ácido propiónico
en dicho producto purificado de ácido acético.
13. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que la etapa de destilación de dicho primer producto de cabeza
comprende una serie de etapas de destilación consecutivas, y en el
que la primera parte de dicho segundo producto de cabeza extraído se
recicla a un flujo asociado con la segunda etapa o etapa posterior
de dichas etapas de destilación.
14. Procedimiento, para producir ácido acético,
que comprende las etapas de:
- (a)
- carbonilar, como mínimo, un reactivo seleccionado entre el grupo que consiste en metanol, acetato de metilo, formiato de metilo y dimetiléter en un reactor que contiene un medio adecuado de reacción;
- (b)
- separar los productos de dicha carbonilación en una fase de producto volátil que comprende ácido acético y, como mínimo, un compuesto reductor de permanganato (PRC), y una fase menos volátil;
\global\parskip0.930000\baselineskip
- (c)
- destilar dicha fase de producto volátil a efectos de obtener un producto purificado de ácido acético y un primer producto de cabeza que comprende yoduro orgánico, agua, ácido acético y, como mínimo, un PRC;
- (d)
- destilar, como mínimo, una parte del primer producto de cabeza a efectos de obtener un segundo producto de cabeza enriquecido en PRC; y
- (e)
- extraer el segundo producto de cabeza con agua y separar del mismo un extracto acuoso que contiene PRC concentrados para su eliminación,
en el que, como mínimo, una primera parte del
segundo producto de cabeza extraído se recicla y se destila en la
etapa (d) con el primer producto de cabeza.
15. Procedimiento, según la reivindicación 14,
en el que dicho segundo producto de cabeza comprende dimetiléter en
una cantidad efectiva para reducir la solubilidad del yoduro de
metilo en dicho flujo acuoso.
16. Procedimiento, según la reivindicación 14,
que comprende además la etapa de añadir dimetiléter, como mínimo, a
un flujo seleccionado entre el grupo que consiste en dicha fase
volátil, dicho primer producto de cabeza, dicho segundo producto de
cabeza, un flujo de reflujo asociado con la destilación de la fase
volátil y un flujo asociado con la destilación de la primera parte
de producto de cabeza.
17. Procedimiento, según la reivindicación 14,
que comprende además el reciclaje, como mínimo, de una segunda parte
del segundo producto de cabeza extraído directa o indirectamente al
reactor.
18. Procedimiento, según la reivindicación 17,
que comprende además la formación de dimetiléter durante la
destilación de la primera parte del producto de cabeza, y la
reacción, como mínimo, de una parte del dimetiléter con monóxido de
carbono en el reactor.
19. Procedimiento, según la reivindicación 18,
que comprende además la etapa de inyectar agua en el primer producto
de cabeza o en la primera parte del segundo producto de cabeza
extraído a efectos de favorecer la formación de dimetiléter durante
la destilación de la primera parte de producto de cabeza.
20. Procedimiento, según la reivindicación 14,
en el que la etapa de destilar, como mínimo, una parte del primer
producto de cabeza comprende una serie de etapas de destilación
consecutivas, y en el que la primera parte de dicho segundo producto
de cabeza extraído se recicla a un flujo asociado con la segunda
etapa o etapa posterior de dichas etapas de destilación.
21. Procedimiento, según la reivindicación 14,
en el que dicho, como mínimo, un PRC comprende acetaldehído.
22. Procedimiento según la reivindicación 21, en
el que una cantidad suficiente de dicho acetaldehído se elimina de
dicha fase volátil a efectos de mantener una concentración menor de
aproximadamente 400 partes por millón en peso de ácido propiónico en
dicho producto purificado de ácido acético.
23. Procedimiento, según la reivindicación 21,
en el que una cantidad suficiente de dicho acetaldehído se elimina
de dicha fase volátil a efectos de mantener una concentración menor
de aproximadamente 250 partes por millón en peso de ácido propiónico
en dicho producto purificado de ácido acético.
24. Procedimiento para separar una mezcla que
contiene agua, ácido acético, yoduro de metilo, acetato de metilo,
metanol, como mínimo un yoduro de alquilo C_{2-12}
y, como mínimo, un compuesto reductor de permanganato (PRC), que
comprende:
- (a)
- destilar la mezcla a efectos de obtener un flujo de producto de cabeza enriquecido en PRC que comprende yoduro de metilo, agua y dicho, como mínimo, un PRC;
- (b)
- extraer el flujo de producto de cabeza enriquecido en PRC con agua y separar del mismo un flujo acuoso que contiene dicho, como mínimo, un PRC; y
- (c)
- destilar, como mínimo, una primera parte del producto de cabeza enriquecido en PRC extraído con la mezcla.
25. Procedimiento, según la reivindicación 24,
en el que la etapa de destilar la mezcla comprende una serie de
etapas de destilación consecutivas, y en el que la primera parte de
dicho producto de cabeza enriquecido en PRC extraído se recicla a un
flujo asociado con la segunda etapa o etapa posterior de dichas
etapas de destilación.
26. Procedimiento, según la reivindicación 24,
que comprende además la etapa de añadir dimetiléter, como mínimo, a
un flujo seleccionado entre el grupo que consiste en dicha mezcla,
dicho producto de cabeza enriquecido en PRC, y flujos asociados con
dicha destilación.
\global\parskip1.000000\baselineskip
27. Procedimiento, según la reivindicación 24,
en el que dicho segundo producto de cabeza comprende dimetiléter en
una cantidad efectiva para reducir la solubilidad del yoduro de
metilo en dicho flujo acuoso.
28. Procedimiento, según la reivindicación 24,
que comprende además la etapa de proporcionar dicha mezcla separando
una composición líquida en una fase ligera y una fase pesada,
comprendiendo dicha composición líquida agua, ácido acético, yoduro
de metilo, acetato de metilo, metanol, como mínimo un yoduro de
alquilo C_{2-12} y dicho, como mínimo, un PRC,
comprendiendo la fase ligera dicha mezcla y comprendiendo la fase
pesada yoduro de metilo.
29. Procedimiento, según la reivindicación 28,
que comprende además las etapas de:
- llevar a cabo una separación de fases liquido-vapor en el efluente de un reactor de carbonilación de metanol a efectos de formar una fase de vapor y una fase líquida;
- destilar la fase de vapor a efectos de formar un primer producto de cabeza y un producto líquido; y
- condensar, como mínimo, una parte del primer producto de cabeza a efectos de proporcionar dicha composición líquida.
30. Procedimiento, según la reivindicación 29,
en el que dicho, como mínimo, un PRC comprende acetaldehído.
31. Procedimiento, según la reivindicación 30,
en el que una cantidad suficiente de dicho acetaldehído se elimina
de dicha fase volátil a efectos de mantener una concentración menor
de aproximadamente 400 partes por millón en peso de ácido propiónico
en dicho producto purificado de ácido acético.
32. Procedimiento, según la reivindicación 30,
en el que una cantidad suficiente de dicho acetaldehído se elimina
de dicha fase volátil a efectos de mantener una concentración menor
de aproximadamente 250 partes por millón en peso de ácido propiónico
en dicho producto purificado de ácido acético.
33. Procedimiento, según la reivindicación 29,
que comprende además reciclar, como mínimo, una parte del producto
de cabeza enriquecido en PRC extraído directa o indirectamente al
reactor de carbonilación.
34. Procedimiento, según la reivindicación 33,
que comprende además la etapa de añadir dimetiléter al producto de
cabeza enriquecido en PRC.
35. Procedimiento, según la reivindicación 33,
que comprende además la formación de dimetiléter durante la
destilación de dicha mezcla, y la reacción, como mínimo, de una
parte del dimetiléter con monóxido de carbono en el reactor.
36. Procedimiento, según la reivindicación 35,
que comprende además la etapa de añadir agua a la mezcla, a un flujo
asociado con la destilación de la mezcla, o a la primera parte del
producto de cabeza enriquecido en PRC extraído, a efectos de
favorecer la formación de dimetiléter durante la destilación.
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