ES2562501T3 - Procesos y equipos para la separación de 1,2,4 trimetilbenceno (Pseudocumeno) a partir de una mezcla que contiene hidrocarburos aromáticos - Google Patents

Procesos y equipos para la separación de 1,2,4 trimetilbenceno (Pseudocumeno) a partir de una mezcla que contiene hidrocarburos aromáticos Download PDF

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Abstract

Un método para separar y recuperar el compuesto denominado Pseudocumeno a partir de una mezcla bruta (31, 51) que contiene hidrocarburos aromáticos con al menos nueve átomos de carbono que está constituido por las etapas de: - predisponer un contenedor alargado vertical que tiene pared de separación interior (83, 85, 89, 93', 285, 385) definiendo dicho contenedor y dicha pared de separación interior (83, 85, 89, 93', 285, 385) una primera cámara longitudinal (73, 75, 79-79', 273, 96, 375) y una segunda cámara longitudinal (73', 75', 79'', 273', 96', 376) dentro de dicho contenedor alargado; - disposición de un medio de compensación de expansión diferencial entre dicho contenedor alargado y dicha pared de separación interior (83, 85, 89, 93', 285, 385) para compensar la expansión diferencial causada por diferencias de temperatura entre dicha primera cámara (273) y dicha segunda cámara (273'), en donde dicha pared de separación interior (285) está internamente fija a una carcasa envolvente (217) de dicho contenedor alargado vertical (200) en una extensión de la parte periférica corta de dicha pared de separación (285), mientras que otras partes periféricas de dicha pared de separación (285) tienen una libertad de movimiento relativa con respecto a dicha carcasa envolvente (217), con el fin de permitir la expansión de dicha pared de separación (285) con respecto a dicha carcasa envolvente (217); - la alimentación de dicha mezcla bruta (31, 51) en dicha primera cámara longitudinal (73, 75, 79-79', 273, 96, 375) y mantener dicha primera cámara longitudinal (73, 75, 79-79', 273, 96, 375) dentro de un primer intervalo de temperatura de trabajo predeterminado y a una primera presión de trabajo también predeterminada; - la extracción de una primera fracción de vapor de la parte superior (32, 42, 52) desde dicha primera cámara longitudinal (73, 75, 79-79', 273, 96, 375) comprendiendo dicha primera fracción de vapor de la parte superior (32, 42, 52) hidrocarburos aromáticos que son más ligeros que dicho Pseudocumeno; - la extracción desde dicha primera cámara longitudinal (73, 75, 79-79', 273, 96, 375) de una primera fracción inferior (38, 98) que comprende hidrocarburos aromáticos que son más pesados que dicho Pseudocumeno; en donde dicho primer intervalo de temperatura de trabajo y/o dicha primera presión de trabajo se seleccionan de tal manera que el Pseudocumeno esté presente prácticamente en sólo una fracción seleccionada entre dicha primera fracción de la parte superior (32, 42, 52) y dicha primera fracción inferior (38, 98), de modo que una fracción que contenga Pseudocumeno y una mezcla prácticamente libre de Pseudocumeno se extraigan desde dicha primera cámara longitudinal (73, 75, 79-79', 273, 96, 375); - la alimentación de al menos una parte (33, 42, 47, 52) de dicha fracción que contiene Pseudocumeno en dicha segunda cámara longitudinal (73', 75', 79'', 273', 96', 376) que se mantiene dentro de un segundo intervalo de temperatura de trabajo predeterminado y a una segunda presión de trabajo predeterminada; - la extracción de una segunda fracción de vapor de la parte superior (32', 92') desde dicha segunda cámara longitudinal (73', 75', 79'', 273', 96', 376); - la extracción de una segunda fracción inferior (38', 98', 131') de dicha segunda cámara longitudinal (73', 75', 79'', 273', 96', 376), en donde dicho segundo intervalo de temperatura de trabajo y/o dicha segunda presión de trabajo se seleccionan de tal manera que el Pseudocumeno esté presente prácticamente puro sólo en una fracción seleccionada entre dicha segunda fracción de la parte superior (32', 92') y dicha segunda fracción inferior (38, 98', 131'), en función de si dicha cantidad (33, 42, 47, 52) de dicha fracción que contiene Pseudocumeno (32, 42, 47, 52, 52), que se extrae desde dicha primera cámara longitudinal (73, 75, 79-79', 273, 96, 375) y se suministra a dicha segunda cámara longitudinal (73', 75', 79'', 273', 96', 376), es respectivamente, al menos una parte (47) de dicha primera fracción inferior (38, 98) o al menos una parte (33, 42, 52) de dicha primera fracción de la parte superior (32, 42, 52), en donde, en particular, dicha mezcla bruta (31, 51) de hidrocarburos aromáticos se obtiene mediante un tratamiento de reforma catalítica de una fracción de destilación de petróleo crudo, en particular, mediante una reforma catalítica de un nafta virgen, - la compensación de expansiones diferenciales de dicha pared de separación interior (83, 85, 89, 93', 285, 3859 debido a una diferencia de temperatura entre dicha primera cámara (73, 75, 79-79', 273, 96, 375) y dicha segunda cámara (73') por dichos medios de compensación diferencial que están situados entre dicho contenedor alargado y dicha pared de separación interior (83, 85, 89, 93', 285, 385).

Description

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- un tercer medio de extracción por la parte inferior para extraer una tercera fracción inferior desde la tercera cámara;
y en donde
- se proporciona una conexión neumática del medio de alimentación por la parte superior de la tercera parte de continuación de la primera cámara con el primer medio de extracción de la primera cámara y
- dicho tercer medio de extracción por la parte superior está neumáticamente conectado con el medio de alimentación por la parte inferior de la parte principal de la primera cámara,
con el fin de proporcionar un recorrido de fraccionamiento continuo del flujo de vapor entre la parte principal y la parte de continuación de la primera cámara, en lados opuestos de la pared de separación longitudinal interior. Esto permite limitar la altura de la columna. De hecho, la destilación de la mezcla bruta requiere muchas más etapas teóricas con respecto a la separación posterior, habida cuenta que se obtiene Pseudocumeno puro como un producto de la parte inferior o como un producto de la parte superior. Dividiendo la primera cámara, en la que se realiza la destilación de la mezcla bruta, en una parte principal y una parte de continuación, la parte principal que se extiende para la altura completa de la columna, y la parte de continuación realizada en el lado opuesto de la pared longitudinal, ya no es necesario que la columna tenga la misma altura que la altura requerida para la destilación de la mezcla bruta.
En una forma de realización preferida, la segunda cámara y la parte de continuación juntas comprenden un número de etapas de separación que es prácticamente el mismo que el número de etapas de la parte principal de la primera cámara. A modo de ejemplo, la segunda cámara y la parte de continuación, por un lado, y la parte principal, por el otro lado, comprenden el mismo número de bandejas y prácticamente la misma altura del lecho empaquetado.
En una forma de realización a modo de ejemplo, la conexión neumática comprende un paso adicional que se define dentro de la pared de separación longitudinal interior entre el medio de alimentación superior de la tercera parte de la continuación de la primera cámara y el primer medio de extracción de la primera cámara. De este modo, no es necesario preparar ni construir una tubería para conectar la primera cámara y la segunda cámara para proporcionar una conexión entre la parte principal y la parte de continuación de la primera cámara, lo que permite una mayor simplificación y reducir todavía más el tiempo de construcción y sus costes, además de limitar la posibilidad de fugas de hidrocarburos/aire desde/al proceso.
En conformidad con otro aspecto de la idea inventiva, el aparato comprende también:
-
un medio de compresión para comprimir al menos una parte de la primera fracción de vapor de la parte superior y/o al menos una parte de la segunda fracción de vapor de la parte superior, con el medio de compresión adaptado para proporcionar un vapor de la parte superior comprimido a una presión de vapor comprimido de modo que el vapor de la parte superior comprimido tenga una temperatura de condensación que supere una temperatura de ebullición de la primera fracción inferior y/o tengan una temperatura de condensación que supere una temperatura de ebullición de la segunda fracción inferior;
-
un medio de intercambio de calor indirecto entre el vapor de la parte superior comprimido y al menos un parte de la primera fracción inferior y/o al menos una parte de la segunda fracción inferior, estando el medio de intercambio de calor adaptado para causar una ebullición de al menos una parte de la primera fracción inferior y/o una ebullición de la segunda fracción inferior.
En particular, el medio de intercambio de calor indirecto comprende un intercambiador de calor o un vaporizador de superficie.
En particular, el medio de compresión puede accionarse por medio de expansión para expandir una sustancia aeriforme y un medio de intercambio de calor, que está asociado con al menos una de las dos cámaras, estando adaptado para generar un flujo de una sustancia aeriforme, en particular, un flujo de vapor saturado, estando dicho flujo adaptado para desplazar el medio de expansión utilizando el medio de compresión, en particular, mediante una turbina.
En una forma de realización preferida, el medio de compresión puede utilizarse mediante un medio de expansión para expandir una sustancia aeriforme, en particular, mediante una turbina, y el aparato comprende un generador de esta sustancia aeriforme.
En una forma de realización preferida, el generador de la sustancia aeriforme comprende un generador de vapor saturado que está asociado con un medio de calentamiento de la primera fracción inferior y/o de la segunda fracción inferior.
En otra forma de realización preferida, el vapor saturado se genera condensando, al menos parcialmente, el vapor que fluye desde el orificio de salida de una cámara o de la otra cámara dentro de un evaporador/condensador de agua. El
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columna de destilación constituida por un contenedor cilíndrico alargado, dispuesto verticalmente 301 que tiene una pared de separación interior 83. La pared de separación interior 83 define dos cámaras de destilación longitudinales 73 y 73’ dentro del contenedor 301, que están asociadas con un medio 40, 40’ para mantener un perfil de temperatura de trabajo respectivo predeterminado o distribución en la presencia de un fluido de proceso y medio para mantener una presión de trabajo predeterminada, que están dispuestos en una posición no ilustrada de la línea mediante la cual se retira una fracción ligera 33’, en particular, para mantener una presión de trabajo prácticamente atmosférica.
El aparato 3 es adecuado para realizar el método según la invención. De hecho, se suministra la mezcla bruta 31, en particular, a la primera cámara 73 a través de un orificio de entrada existente en una sección intermedia y se hace pasar a través de la primera cámara 73, en donde se mantienen las condiciones de destilación. Un flujo de una fracción de vapor de la parte superior 32, que contiene hidrocarburos aromáticos más ligeros, se extrae a partir de la cámara de destilación 73; una cantidad 41 de esta fracción es condensada en un intercambiador de calor o condensador 34 y se almacena temporalmente dentro de un tanque de almacenamiento 43 para ser luego introducida en la cámara de destilación 73 a través de un orificio de entrada existente en una parte superior de la cámara 73, en donde una corriente de reflujo 36 se forma en conformidad con una relación de reflujo predeterminada. El caudal de la corriente de reflujo 36 se controla por métodos y medios bien conocidos, normalmente por un dispositivo regulador que comprende una válvula reguladora 37 cuya apertura se controla por el nivel del tanque de almacenamiento 43.
Un flujo 38 de una fracción inferior se extrae como un líquido desde una sección inferior de la primera cámara 73, del que una cantidad 39 se suministra a un vaporizador 40 en donde se lleva a la ebullición y preferentemente se calienta, recibiendo calor suficiente para separar por destilación los productos más ligeros y más pesados que están contenidos en la mezcla bruta, lo que tiene lugar en la primera cámara 73. El flujo 39 de la fracción inferior vaporizada se recicla en la primera cámara de destilación 73, en donde libera el calor de fraccionamiento y permite que se establezca un perfil de temperatura predeterminado, dependiendo de las propiedades químicas-físicas de la mezcla de hidrocarburos que se trata en la primera cámara de destilación 73.
Los parámetros operativos de la columna, en particular la relación de reflujo y la cantidad de calor, pueden predeterminarse de tal modo que se puedan obtener perfiles de temperatura diferentes a lo largo de la primera cámara de destilación y por lo tanto, diferentes perfiles de concentración de cada componente que está presente en la mezcla bruta, a lo largo de la primera cámara de destilación. De este modo, si un número suficiente de etapas está disponible, es posible operar de modo que el Pseudocumeno esté presente como el componente principal en la fracción de la parte superior o en la fracción inferior, en particular, de modo que esté presente prácticamente solo en el flujo 32 de la fracción de vapor de la parte superior o prácticamente solo en el flujo 38 de la fracción, de modo que una fracción que contiene Pseudocumeno una mezcla prácticamente libre de Pseudocumeno se extraigan a partir de la primera cámara longitudinal.
La Figura 2A se refiere al caso en el que el Pseudocumeno está presente como el componente principal, o prácticamente solo en el flujo 32 de la fracción de vapor de la parte superior. Por lo tanto, un flujo 33 de vapor de la parte superior se suministra como tal a la segunda cámara 73' para separar el Pseudocumeno desde los hidrocarburos aromáticos que son más ligeros que el Pseudocumeno. Aun cuando en la Figura 2A, y en otros dibujos posteriores, solamente se ilustra el caso de una alimentación de mezcla de hidrocarburos en fase de vapor, es posible alimentar la segunda cámara de destilación con un líquido o con una mezcla de líquido-vapores que contiene dichos productos más ligeros.
Una cantidad 131 del flujo 38 de la fracción inferior que se extrae desde la primera cámara de destilación 301 y contiene hidrocarburos de C9 o C9+ más pesados que el Pseudocumeno, se retira como el producto inferior de la unidad de fraccionamiento 3. El caudal del flujo retirado 131 se controla por métodos y medios bien conocidos, normalmente mediante un dispositivo regulador que comprende una válvula reguladora 130 cuya apertura se controla por el nivel de líquido de una sección inferior de la cámara 73 o, en otras formas de realización a modo de ejemplo, del cuerpo principal del vaporizador 40.
El flujo 33 de vapor de la parte superior se suministra a la segunda cámara 73' a través de un orificio de entrada existente en una sección intermedia, y se hace pasar a través de la segunda cámara 73', en donde se mantienen las condiciones de destilación. Un flujo de una fracción de vapor de la parte superior 32’, que contiene hidrocarburos aromáticos más ligeros que el Pseudocumeno, se extrae desde la cámara de destilación 73'; una cantidad 41’ de esta fracción se condensa en un intercambiador de calor o condensador 34’ y se almacena temporalmente dentro de un tanque de almacenamiento 43’, para reintroducirse luego en la cámara de destilación 73' a través de un orificio de entrada existente en una parte superior de la cámara 73', en donde una corriente de reflujo 36 se forma en conformidad con una relación de reflujo predeterminada. Incluso en este caso, el caudal de la corriente de reflujo 36’ puede controlarse de una manera bien conocida, normalmente mediante una válvula reguladora 37’.
Un flujo 38’ de una fracción inferior se extrae como un líquido desde una sección inferior de la segunda cámara 73', un cantidad 39’ de la que se suministra a un vaporizador 40’ en donde se hace alcanzar la ebullición y preferentemente se calienta, recibiendo calor suficiente para separar, por destilación, los productos más ligeros y más pesados que están contenidos en el flujo 33, lo que tiene lugar en la segunda cámara 73'. El flujo 39’ de la fracción inferior vaporizada se recicla en la segunda cámara de destilación 73', en donde libera el calor de fraccionamiento y permite que se establezca
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