ES2558427T3 - Método para producir éter amil etílico terciario - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para la producción de éteres terciarios, en donde el procedimiento comprende: alimentar una corriente de hidrocarburos (10) que comprende isoolefinas y propionitrilo a un sistema reactor de columna de destilación (5, 25) que contiene por lo menos una zona de reacción de eterificación (14, 36) que contiene un catalizador de eterificación; alimentar un monoalcohol de C2 a C6 o una mezcla de este al sistema reactor de columna de destilación (5, 25); concurrentemente en el sistema reactor de columna de destilación (5, 25): someter a reacción una porción de las isoolefinas con una porción de los alcoholes para formar un éter terciario; y separar el éter terciario de las isoolefinas sin reaccionar; retirar el éter terciario y el propionitrilo del sistema reactor de columna de destilación (5, 25) como residuos del fondo (18); retirar las isoolefinas sin reaccionar del sistema reactor de columna de destilación (5, 25) como residuos de la parte superior (20); y mantener un perfil de concentración de alcohol seleccionado en el sistema reactor de columna de destilación (5, 25) de modo tal que menos de 25 por ciento del propionitrilo en la alimentación entre en contacto con el catalizador de eterificación en la zona de reacción de eterificación (14, 36).

Description

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un sistema superior 17, en donde cada uno provee el control del tráfico de líquido y vapor en el reactor de columna de destilación 12.

El sistema reactor de columna de destilación 5 puede ser operado en un modo tal que los nitrilos contenidos en la corriente de hidrocarburos 10 salen del reactor de columna de destilación 12, junto con cualquier hidrocarburo más pesado contenido en la corriente de hidrocarburos de corte C5 10 y los éteres formados debido a la reacción de las olefinas y los alcoholes, en la corriente de los residuos del fondo 18. Los hidrocarburos ligeros, incluido cualquier alcano más ligero y olefinas sin reaccionar contenidas en el corte de C5, se pueden condensar en el sistema superior 16 y recuperarse en la corriente de los residuos de la parte superior 20 o reciclarse como reflujo a la parte de arriba del reactor de columna de destilación 12.

Se puede alimentar etanol al reactor de columna de destilación 12 junto con la corriente de hidrocarburos 10, o se puede alimentar a una ubicación distinta en el reactor de columna de destilación 12, incluidas las etapas encima o debajo del punto de alimentación de la corriente de alimentación de hidrocarburos 10. Debido a los azeotropos que se pueden formar entre el etanol y los distintos hidrocarburos, así como también a las condiciones operativas seleccionadas, puede estar presente etanol tanto en la corriente de residuos del fondo 18 y en la corriente de residuos de la parte superior 20.

De modo similar, el sistema reactor de columna de destilación 25, ilustrado en la Figura 2, puede también emplearse para producir éteres amil etílicos terciarios. También se pueden hacer descripciones similares para cortes de C4 y C6 específicos, o para diversas mezclas de hidrocarburos, incluidas mezclas de C4 y C5, mezclas de C5 y C6, y mezclas de C4 a C7, y mezclas de C5 a C7, por nombrar algunas.

Operación de los sistemas reactores de columna de destilación

Como se describió anteriormente, los sistemas reactores de columna de destilación se pueden operar en un modo tal que los nitrilos se empujan hacia abajo de la columna y salen con los residuos del fondo más pesados. Los solicitantes han descubierto que, dependiendo del alcohol C2 a C6 específico o de una mezcla de alcoholes utilizada y de los azeotropos formados, los nitrilos se pueden empujar hacia abajo de la columna manteniendo un perfil de concentración de alcohol seleccionado en el sistema reactor de columna de destilación.

Por ejemplo, los solicitantes han descubierto que los nitrilos están en una alta concentración a un corte más ligero que el azeotropo de etanol / éter amílico. Para la eterificación de mezclas que contienen principalmente C5, los nitrilos se pueden empujar hacia abajo de la columna manteniendo un perfil de concentración de etanol seleccionado en el sistema reactor de columna de destilación. Por lo tanto, para empujar los nitrilos hacia abajo de la columna, y para minimizar o evitar que los nitrilos se pongan en contacto con el catalizador, el etanol se puede mantener a una concentración máxima a un punto inferior al de la zona que contiene el catalizador (o inferior a la alimentación de arrastre lateral al reactor que contiene el catalizador). En algunas realizaciones, el etanol se puede mantener a una concentración máxima en un punto inferior al de la ubicación de la alimentación. En otras realizaciones, el etanol puede estar a una concentración máxima en los residuos del fondo. Incluso en otras realizaciones, la concentración de etanol puede aumentar de una bandeja superior hasta un punto inferior al de la zona que contiene el catalizador (o inferior al arrastre lateral que alimenta el reactor que contiene el catalizador). En otras realizaciones, la concentración de etanol puede aumentar de una bandeja superior hasta un punto inferior a la ubicación de la alimentación.

De modo similar, se pueden emplear otras mezclas de alcohol / hidrocarburos, en donde un perfil de alcohol seleccionado puede minimizar o evitar el contacto de los nitrilos con el catalizador. El perfil de alcohol seleccionado puede estar limitado no obstante, por el peso molecular de los reaccionantes, el alcohol y la isoolefina, ya que se requiere una concentración suficiente de cada uno en la zona del catalizador para obtener la reacción deseada.

En algunas realizaciones, la eterificación se puede efectuar de modo tal que la zona de reacción de eterificación esté sustancialmente libre de propionitrilo. Sustancialmente libre, tal como se emplea en este documento, indica que menos de 25 por ciento del propionitrilo en la alimentación entra en contacto con el catalizador en la zona de reacción de eterificación. En otras realizaciones, la eterificación se puede efectuar de modo tal que menos de 2 ppm de propionitrilo en la alimentación contacte la zona de reacción de eterificación; menos de 1 ppm en otras realizaciones; menos de 0,5 ppm en otras realizaciones; y menos de 0,1 ppm incluso en otras realizaciones. En algunas realizaciones, la eterificación se puede efectuar de modo tal que el propionitrilo no se ponga en contacto con la zona de reacción de eterificación a concentraciones detectables.

Otros procedimientos

La operación de un sistema de reacción de destilación catalítica como el descrito anteriormente se puede combinar con otros sistemas. En algunas realizaciones, los productos de los residuos del fondo de la columna de destilación pueden someterse a separaciones subsiguientes, tal como para recuperar el éter o cualquier alcohol residual, por ejemplo. En otras realizaciones, el producto del fondo, incluido el éter, se pueden utilizar como un aditivo de gasolina, en donde, por ejemplo, la concentración de nitrilos y otros compuestos que contienen nitrógeno en el producto de los fondos o en la mezcla de gasolina sea inferior a los límites establecidos para compuestos que contienen nitrógeno en gasolina. En otras realizaciones, el producto de la parte superior de la columna de destilación

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Ejemplo 3 – Destilación catalítica continua

Se utilizó un reactor de destilación catalítica para demostrar la producción de TAEE con FCC C5 y etanol. La alimentación fue una mezcla principalmente de parafinas y olefinas de C5 de nafta de FCC, a la que se le añadió etanol, que contenía 17% en peso de isoamilenos (IA), una pequeña cantidad de compuestos C6 (hasta un bajo porcentaje en peso) y aproximadamente 20 ppm de propionitrilo. La columna tenía 33,53 m (110 pies) de alto, con el catalizador ubicado entre 18,29 m (60 pies) y 30,48 m (100 pies), y el punto de alimentación ubicado a 13,72 m (45 pies). La alimentación que contenía isoamilenos se alimentó a un reactor de punto de ebullición de lecho fijo. El efluente del reactor luego procedió a la sección de separación de una columna de destilación catalítica. El reactor de lecho fluido contenía aproximadamente 19,05 kg (42 lbs.) de catalizador de eterificación Rohm and Haas A35. La columna de destilación catalítica contenía 10,97 m (36 pies) de módulos CD (un empaquetado estructurado exclusivo de Catalytic Distillation Technologies) que contenía catalizador de eterificación Rohm and Haas A35. Los restantes 13,41 m (44 pies) de la columna de destilación catalítica contenían 1,59 cm (5/8 pulgadas) de anillos Pall. La temperatura de entrada al reactor primario fue de 48,89°C (120°F). La columna de destilación catalítica operó entre 0,28 MPa (40 psig) y 0,41 MPa (60 psig). El flujo de alimentación osciló entre 0 kg/h (0 lb/h) y 49,89 kg/h (110 lb/h). El reflujo osciló entre 45,36 kg/h (100 lb/h) y 90,72 kg/h (200 lb/h). La conversión total al isoamileno osciló entre 65 y 98%. La relación molar de etanol a isoamileno varió entre 1 y 2,5. Durante la operación de la columna, se tomaron muestras de líquido a diversas alturas de la columna.

En la Figura 5, se presenta una imagen de las operaciones de destilación catalítica continua, que ilustra las condiciones después de 141 horas de operación continua. Como se ilustró en la Figura 5, mantener un perfil de etanol tal que la concentración de etanol sea la mayor debajo del punto de alimentación produce que el propionitrilo salga de la parte inferior de la columna. Además, la concentración de propionitrilo es sustancialmente insignificante encima de la ubicación de la alimentación. La concentración insignificante de propionitrilo encima de la ubicación de alimentación se puede atribuir a la concentración cada vez mayor de etanol de la parte superior de la columna hasta un punto debajo de la ubicación de la alimentación, ayudando a arrastrar el propionitrilo hacia la parte inferior de la columna.

Las observaciones adicionales efectuadas durante las operaciones de la columna (Ejemplo 3) indicaron que una inyección secundaria de etanol puede ser beneficiosa para dirigir el propionitrilo hacia abajo en la columna. Esto aumenta la concentración de etanol en la porción superior de la columna, impulsando más el propionitrilo hacia la dirección deseada dentro de la columna. Adicionalmente, es beneficioso operar la columna de modo tal que el C6 y compuestos más pesados en la alimentación se dirijan más hacia abajo que hacia arriba en la columna, minimizando así la “elevación” que el propionitrilo puede encontrar en la alimentación.

Ventajosamente, las realizaciones descritas en este documento pueden proveer un procedimiento de eterificación que puede minimizar o eliminar el contacto de propionitrilo con un catalizador de eterificación, manteniendo un perfil de concentración de alcohol seleccionado en el sistema reactor de columna de destilación. Los solicitantes han descubierto que, contrariamente a la técnica anterior, se puede usar etanol en las reacciones de eterificación, y el propionitrilo se puede empujar hacia la parte inferior de la columna, anulando o reduciendo así la necesidad de pretratamiento de la alimentación para eliminar o hacer reaccionar los nitrilos de la mezcla de alimentación hidrocarbonada. Manteniendo un perfil de concentración de alcohol seleccionado en el reactor de la columna de destilación, puede ser posible minimizar la cantidad de piezas, debido a una menor necesidad de pretratamiento de la alimentación y otros procedimientos de separación, lo cual puede simplificar el procedimiento de eterificación y reducir el coste de capital.

Asimismo, dado que se ha demostrado en la técnica anterior que el propionitrilo u otros contaminantes pueden pasar por lechos protectores y lavado con agua, las realizaciones descritas en este documento se pueden usar para mejorar los procedimientos existentes, minimizar ventajosamente el contacto de los contaminantes remanentes después del pretratamiento, incluido propionitrilo, con catalizadores de eterificación. Por ejemplo, mientras que los procedimientos existentes pueden haber sido limitados a la producción de éteres metílicos, operando a un perfil de concentración de alcohol seleccionado, los procedimientos existentes pueden ahora producir éteres etílicos sin desactivación importante del catalizador de eterificación debido al propionitrilo.

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Claims (1)

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