ES2608341T3 - Procedimiento para la producción de acetato de vinilo que tiene reactor colateral para columna de predeshidratación - Google Patents

Procedimiento para la producción de acetato de vinilo que tiene reactor colateral para columna de predeshidratación Download PDF

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ES2608341T3 ES13759402.4T ES13759402T ES2608341T3 ES 2608341 T3 ES2608341 T3 ES 2608341T3 ES 13759402 T ES13759402 T ES 13759402T ES 2608341 T3 ES2608341 T3 ES 2608341T3
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Abstract

Un procedimiento de producción de acetato de vinilo que comprende los pasos de: que pone en contacto en un reactor primario una corriente del reactivo primario que comprende ácido acético, etileno y oxígeno molecular en la presencia de un primer catalizador para formar un efluente del reactor primario que comprende acetato de vinilo, etileno, oxígeno, agua, dióxido de carbono y ácido acético; que introduce el efluente del reactor primario a una columna de predeshidratación; que obtiene una corriente de reactivo secundaria a partir de la columna de predeshidratación que tienen una composición diferente a la del efluente del reactor primario; que pone en contacto en un reactor secundario la corriente del reactivo secundaria, preferiblemente que comprende acetato de vinilo, etileno, oxígeno, agua, dióxido de carbono y ácido acético, en la presencia de un segundo catalizador para formar un efluente secundario del reactor que se alimenta a la columna de predeshidratación; que retira una sobrecarga que comprende acetato de vinilo de la columna de predeshidratación; y que recupera un producto de acetato de vinilo desde la sobrecarga.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la produccion de acetato de vinilo que tiene reactor colateral para columna de predeshidratacion Reivindicacion prioritaria Campo de la invencion
La presente invencion se relaciona generalmente con procesos para producir acetato de vinilo que proporciona mayores conversiones de reactivos mediante el uso de un reactor colateral con una columna de predeshidratacion.
Antecedentes de la invencion
Ya es conocida la preparacion de acetato de vinilo por reaccion de etileno con acido acetico y oxlgeno o gases que contienen oxlgeno en la fase gaseosa sobre catalizadores del lecho fijo. Se lleva a cabo la reaccion generalmente a presiones desde 1 hasta 2.5 MPa y temperaturas desde 100°C hasta 250°C. La reaccion se conduce tlpicame nte en la presencia de un catalizador adecuado, que puede comprender paladio, un promotor de acetato de metal alcalino, y opcionalmente un copromotor, por ejemplo, oro o cadmio, en un soporte de catalizador. Un procedimiento de produccion de acetato de vinilo a manera de ejemplo, expresado en el documento EEUU No. 6,696,596, usa una reaccion en la fase gaseosa con oxlgeno o gases que contienen oxlgeno sobre catalizadores de lecho fijo. Se divulga otro ejemplo en el documento EEUU No. 6,040,474, que describe la produccion de acido acetico y/o acetato de vinilo que usa dos zonas de reaccion en las que la primera es una reaccion que comprende etileno y/o etano para oxidacion en acido acetico con la segunda zona de reaccion que comprende acido acetico y etileno con las corrientes de producto que son separadas posteriormente produciendo de este modo acetato de vinilo. Tambien, el documento EEUU no. 6,476,261 describe un procedimiento de oxidacion para la produccion de alquenos y acidos carboxllicos tales como etileno y acido acetico, que se hacen reaccionar para formar acetato de vinilo.
En el procedimiento catalltico de multietapas, se forman acetato de vinilo y agua en cantidades equimolares. La oxidacion total de etileno, que no puede ser evitada completamente, forma dioxido de carbono y agua. Se obtiene de esta forma mas de 1 mol de agua por mol de acetato de vinilo. En general, el peso de agua es aproximadamente un cuarto del peso del acetato de vinilo formado. Aparte del dioxido de carbono, se forman pequenas cantidades de otros subproductos, que incluyen acetato de etilo, en una proporcion de 1000 a 2000 wppm, basado en el acetato de vinilo formado. Unicamente es aceptable generalmente una cantidad pequena, por ejemplo, no mas de 250 wppm, de acetato de etilo en acetato de vinilo puro. La eliminacion de acetato de etilo requiere una cantidad grande de energla. La tecnica anterior dirige a diferentes metodos de reduccion del consumo de energla en la purificacion de acetato de vinilo con eliminacion de acetato de etilo y otros subproductos.
La mezcla usada para la reaccion contiene un exceso molar de la cantidad requerida estequiometricamente de etileno. Por consiguiente, la conversion de etileno es relativamente baja (aproximadamente 10%) y, para mantener la eficiencia de etileno, se debe recircular el etileno sin reaccionar a la zona de reaccion. Se separa usualmente entonces el acetato de vinilo de producto de la mezcla de productos de reaccion gaseosos en un procedimiento de multietapa.
El documento EEUU No. 4,818,347 describe un procedimiento en el cual la mezcla de gas caliente que sale del reactor de acetato de vinilo, es decir etileno, acido acetico, acetato de vinilo, agua, dioxido de carbono, acetato de etilo, oxlgeno e inertes tales como, por ejemplo, nitrogeno y argon, se introduce en una primera columna de destilacion que opera sin calentamiento adicional, conocida como la columna de predeshidratacion o predeshidratacion. Una mezcla de gases sale de la parte superior de la columna de predeshidratacion y se pone en contacto con una corriente de retencion en un intercambiador de calor. El intercambiador de calor resulta en la mezcla de gases que es enfriada y la corriente de retorno que es calentada correspondientemente. La mezcla de gas posteriormente parte desde el intercambiador de calor a un condensador. Se recolecta el material que es licuado en el condensador en un recipiente de recoleccion, en el que ocurre separacion en una fase acuosa y una fase organica. La fase acuosa puede ser descargada mientras se recircula toda o parte de la fase organica como reflujo la parte superior de la columna de predeshidratacion.
El material que no ha sido licuado en el condensador puede contener acetato de vinilo gaseoso. El acetato de vinilo gaseoso se extrae de la mezcla gaseosa en una columna de extraccion que usa acido acetico como llquido de extraccion, conocido como el extractor de gas circulante. Se recircula el restante de gas de cola al reactor. Se recolectan la corriente de fondo que sale del extractor de gas circulante y el restante de la fase organica licuada del condensado de la columna de predeshidratacion (si hay). En algunos casos toda la fase organica licuada del condensado se usa como reflujo para la columna de predeshidratacion y no queda ninguna fase organica licuada.
La columna de predeshidratacion produce un producto de fondo que comprende una mezcla que comprende acetato de vinilo, acido acetico y aproximadamente mitad del agua de reaccion y tambien subproductos. La otra mitad del agua de reaccion se separa sin introduccion de energla y forma la fase acuosa del condensado formado en enfriamiento del vapor desde la parte superior de la columna de predeshidratacion, como se discutio anteriormente.
Se alimenta en primer lugar el producto de fondo de la columna de predeshidratacion en un contenedor de recoleccion, tambien indicado como el contenedor de recoleccion de acetato de vinilo crudo, y posteriormente tratado en una
segunda columna de destilacion, conocida como una columna azeotropica. Se obtiene el acetato de vinilo saturado con agua como producto sobrecalentado. Tambien se obtienen una corriente lateral que comprende acetato de etilo y un producto de fondo, que se recircula al sistema como acido acetico reciclado. Se descarga la corriente lateral que comprende acetato de etilo. Se combina el acetato de vinilo saturado con agua que no es retornado como retroceso a 5 la parte superior de la segunda columna de destilacion con el flujo de salida del fondo del extractor de gas circulante y el restante de la fase organica licuada del condensado de la columna de predeshidratacion.
La mezcla se alimenta posteriormente a una tercera columna de destilacion, conocida como la columna de deshidratacion. El vapor de la parte superior de esta columna es, despues de la condensacion, circulado completamente virtualmente como retroceso. Se extrae una corriente de salida lateral de la columna de deshidratacion 10 y se separa en una fase acuosa y en una fase organica, con la fase acuosa que es entonces descargada y la fase organica que es retornada a la columna. Una mezcla de acido de acetato/acetico vinilo se toma en la parte inferior de la columna de deshidratacion y se alimenta a una cuarta columna, conocida como la columna de acetato vinilo pura. En esta columna, el acetato vinilo, que es virtualmente libre de acetato de etilo, se obtiene como producto sobrecalentado, mientras los fondos de esta columna, que comprenden acido acetico, altas calderas y trazas de 15 acetato de vinilo y acetato de etilo al proceso se recirculan, despues de la descarga de una subcorriente.
Otros sistemas de separation incluyen aquellos descritos en el documento EEUU Nos. 6,696,596; 6,476,261; 6,228,226; 6,040,474; 5,066,365; 3,905,875; 3,838,019; y 3,438,8 70.
Finalmente, es deseable eliminar agua y acetato de etilo tan rapido como sea posible en el procedimiento de elaboration de manera que reduce la cantidad de estos materiales indeseables llevados a traves del procedimiento 20 de elaboracion total. Al hacerlo, se puede eliminar o reducir la elimination de energla intensiva asociada en la columna de destilacion de acetato de vinilo puro.
De esta forma, incluso en vista de estas referencias, existe la necesidad de un procedimiento eficiente para producir acetato de vinilo.
Resumen de la invention
25 En una primera realization, la presente invencion esta dirigida a un procedimiento de production de acetato vinilo que comprende los pasos de poner en contacto en un primer reactor una corriente de reactivo primaria que comprende acido acetico, etileno y oxlgeno molecular en la presencia de un primer catalizador para formar un efluente del reactor primario que comprende acetato de vinilo, etileno, oxlgeno, agua, dioxido de carbono y acido acetico, que introduce el efluente del reactor primario a una columna de predeshidratacion, y que obtiene una corriente del reactivo secundario 30 a partir de la columna de predeshidratacion que tiene una composition diferente a la del efluente del reactor primario y preferiblemente la composicion de la corriente del reactivo secundario comprende mas reactivos, por ejemplo, etileno y/o acido acetico, que el efluente del reactor primario. Adicionalmente, la corriente del reactivo secundario posiblemente comprende menos acetato de vinilo, basado en el peso, que el efluente del reactor primario. Un efluente del reactor secundario a manera de ejemplo preferiblemente comprende acetato de vinilo, etileno, oxlgeno, agua, 35 dioxido de carbono y acido acetico. Si se necesitan reactivos adicionales, tal como etileno, oxlgeno molecular, acido acetico, o combinaciones de los mismos pueden introducirse en el reactor secundario. El procedimiento comprende adicionalmente los pasos de poner en contacto en un reactor secundario la corriente del reactivo secundario en la presencia de un segundo catalizador para formar un efluente del reactor secundario, que alimenta el efluente del reactor secundario a la columna de predeshidratacion, opcionalmente despues de enfriar el efluente del reactor 40 secundario, que extrae una sobrecarga que comprende acetato de vinilo a partir de la columna de predeshidratacion, y que recupera un producto de acetato de vinilo a partir de la sobrecarga. Se puede obtener la corriente del reactivo secundario a partir de un lado de vapor o llquido desde la columna de predeshidratacion.
En una segunda realizacion, la presente invencion esta dirigida a un procedimiento de produccion de acetato de vinilo que comprende los pasos de poner en contacto en un reactor primario una corriente del reactivo primaria que 45 comprende acido acetico, etileno y oxlgeno molecular en la presencia de un primer catalizador para formar un efluente
del reactor primario que comprende acetato de vinilo, etileno, oxlgeno, agua, dioxido de carbono y acido acetico, que introduce el efluente del reactor primario a una columna de predeshidratacion, y que retira al menos una corriente de la columna de predeshidratacion que combina la corriente retirada con una corriente enriquecida que comprende uno de acido acetico, etileno u oxlgeno molecular para formar una corriente del reactivo secundaria. El procedimiento 50 comprende adicionalmente poner en contacto en un reactor secundario la corriente del reactivo secundaria en la
presencia de un segundo catalizador para formar un efluente del reactor secundario que se alimenta a la columna de predeshidratacion, que retira una sobrecarga que comprende acetato de vinilo de la columna de predeshidratacion, y que recupera un producto de acetato de vinilo de la sobrecarga.
En una tercera realizacion, la presente invencion esta dirigida a un procedimiento de produccion de acetato de vinilo 55 que comprende los pasos de poner en contacto en un reactor primario una corriente del reactivo primaria que comprende acido acetico, etileno y oxlgeno molecular en la presencia de un primer catalizador para formar un efluente del reactor primario que comprende acetato de vinilo, etileno, oxlgeno, agua, dioxido de carbono y acido acetico y que introduce el efluente del reactor primario a una columna de predeshidratacion para producir la sobrecarga y residuos. El procedimiento comprende adicionalmente retirar una corriente de vapor de la columna de predeshidratacion que
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comprende etileno, oxlgeno, o mezclas de los mismos, que retira una corriente llquida del residuo, en la que la corriente llquida comprende acido acetico, y que vaporiza la corriente de vapor y corriente llquida para formar una corriente del reactivo secundaria. El procedimiento comprende adicionalmente poner en contacto en un reactor secundario la corriente del reactivo secundaria en la presencia de un segundo catalizador para formar un efluente del reactor secundario que se alimenta a la columna de predeshidratacion, y que recupera un producto de acetato de vinilo de la sobrecarga.
En una cuarta realizacion, la presente invention esta dirigida a poner en contacto en un reactor primario una corriente de reactivo primaria que comprende acido acetico, etileno y oxlgeno molecular en la presencia de un primer catalizador para formar un efluente del reactor primario que comprende acetato de vinilo, etileno, oxlgeno, agua, dioxido de carbono y acido acetico, que introduce el efluente del reactor primario a una columna de predeshidratacion, que obtiene una corriente de reactivo secundaria a partir de la columna de predeshidratacion que tienen una composition diferente a la del efluente del reactor primario, que pone en contacto en un reactor secundario la corriente del reactivo secundaria en la presencia de un segundo catalizador para formar un efluente del reactor secundario que se alimenta a la columna de predeshidratacion, que retira una sobrecarga que comprende acetato de vinilo de la columna de predeshidratacion, que condensa la sobrecarga y separa una fase organica que comprende acetato de vinilo, y una fase acuosa, y que recupera acetato de vinilo a partir de la fase organica. Tambien se puede recuperar acetato de vinilo a partir del residuo de la columna de predeshidratacion.
Breve description de los dibujos
La invencion se describe en detalle abajo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que los numeros iguales designan partes similares.
La FIG. 1 es un diagrama esquematico de un procedimiento de production de acetato de vinilo con reactor colateral de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La FIG. 2 es un diagrama esquematico de un sistema de procesamiento de extremos pesados con reactor colateral y una corriente enriquecedora de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion se relaciona con procedimientos que incorporan un reactor colateral con una columna de predeshidratacion para obtener conversiones de etileno superiores y/o conversiones de acido acetico. Las conversiones superiores de cada reactivo pueden llevar a producciones de acetato de vinilo mejoradas. Mediante el incremento de las conversiones del reactivo, el procedimiento reduce los bucles de retorno y proporciona eficiencias de capital y operativas. Adicionalmente, un reactor colateral puede reducir ventajosamente la energla requerida para separar el acetato de vinilo.
Se obtiene una corriente de reactivo, al menos en parte, a partir de la columna de predeshidratacion. La corriente del reactivo secundaria tiene una composicion diferente a la del efluente del reactor del reactor de acetato de vinilo primario. En una realizacion, el efluente del reactor puede pasar directamente en la columna de predeshidratacion del reactor de acetato de vinilo primario sin ninguna separation o tratamiento. Se separa un fragmento del efluente del reactivo en la columna de predeshidratacion y se puede alimentar a un reactor colateral que esta en comunicacion con la columna de predeshidratacion. De esta forma, el efluente del reactor completo del reactor de acetato de vinilo primario no puede pasar directamente en el reactor colateral. En otras palabras, el reactor colateral no esta en serie con el reactor de acetato de vinilo primario. No se espera que acoplar reactores en serie logre conversiones adicionales en etileno o acido acetico sin perder selectividad de acetato de vinilo y aumentar la selectividad para dioxido de carbono. Cuando dos reactores estan en serie, la selectividad de acetato vinilo en el segundo reactor sera inferior a la del primer reactor, porque la composicion del primer efluente del reactor no es adecuada para reaction adicional.
Ventajosamente, la columna de predeshidratacion separa un fragmento del efluente del reactor del reactor de acetato de vinilo primario de manera que se puede obtener una corriente del reactivo que es adecuada para convertir etileno y acido acetico en acetato de vinilo adicional. Preferiblemente, la corriente del reactivo esta enriquecida con respecto a al menos uno de los reactivos en comparacion con el efluente del reactor del reactor de acetato de vinilo primario. En una realizacion, la corriente del reactivo contiene menos acetato de vinilo, basado en el peso, que el efluente del reactor del reactor de acetato de vinilo primario. Menos acetato de vinilo en fragmento del efluente del reactor reduce la posibilidad de reacciones secundarias del acetato de vinilo. En otra realizacion, la corriente del reactivo contiene mas etileno y/o acido acetico, basado en el peso, que el efluente del reactor del reactor de acetato de vinilo primario. Preferiblemente, la corriente del reactivo contiene mas acido acetico, basado en el peso, que el efluente del reactor del reactor de acetato de vinilo primario. El acido acetico adicional puede promover la rata de reaccion de acetato de vinilo y mejorar la selectividad de acetato de vinilo en el reactor secundario (el reactor colateral).
En una realizacion, se puede suministrar una corriente enriquecida al reactor colateral cuando la corriente del reactivo obtenida a partir de la columna de predeshidratacion es deficiente en cualquiera de los reactivos. La corriente enriquecida puede comprender acido acetico, etileno, oxlgeno molecular, o mezclas de los mismos. La corriente enriquecida tiene una composicion diferente que el de la corriente del reactivo secundaria y el efluente del reactor primario. En una realizacion, las corrientes enriquecidas pueden ser sustancialmente puras en el reactivo, por ejemplo,
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cada corriente enriquecida puede comprender mas del 95% del reactivo. Una corriente enriquecida de etileno puede comprender al menos 95% de etileno. Una corriente enriquecida de acido acetico puede comprender al menos 95% de acido acetico. Una corriente enriquecida de oxlgeno puede comprender al menos 95% de oxlgeno molecular. En una realizacion se pueden contener dos reactivos, por ejemplo, 50% de etileno y 50% de oxlgeno molecular. Se puede obtener la corriente enriquecida de una fuente separada de reactivos o partir de otro retorno dentro del procedimiento de produccion de acetato de vinilo. En una realizacion, se puede obtener la corriente enriquecida de una parte separada de la columna de predeshidratacion o del residuo si se necesita acido acetico adicional.
En una realizacion, se puede obtener la corriente del reactivo para el reactor secundario mediante la extraccion de una o mas partes de la columna de predeshidratacion. La parte puede ser una parte de vapor que comprende primariamente etileno, oxlgeno, o mezclas de los mismos, o una parte llquida que comprende acido acetico y disuelve gases reactivos. En algunas realizaciones, se puede obtener una corriente llquida de la base de la columna de predeshidratacion o residuos de los mismos. La corriente llquida puede comprender primariamente acido acetico. Se puede usar un vaporizador en algunas realizaciones de manera que el reactor colateral puede operar en la fase de vapor.
El reactor colateral produce un efluente del reactor secundario que se retorna a la columna de predeshidratacion. Preferiblemente, la locacion de retorno para el efluente del reactor secundario esta por encima de las corrientes extraldas enviadas al reactor colateral. Se puede retornar el efluente del reactor secundario como una corriente de vapor. Esto permite que el acetato de vinilo del reactor colateral sea retirado en la sobrecarga y no retornado a traves del reactor colateral. En algunas realizaciones, se puede enfriar el efluente del reactor secundario, segun sea necesario, a una temperatura que es similar a la del efluente del reactor del reactor de acetato de vinilo primario. Retornar un efluente del reactor secundario parcialmente condensado puede mantener el acido acetico en la fase llquida y el acetato de vinilo en la fase gaseosa. Un efluente del reactor secundario parcialmente condensado puede concentrar adicionalmente acetato de vinilo en la parte superior de la columna de predeshidratacion mientras mantiene concentraciones bajas de acido acetico en la parte superior. Tambien, enfriar el efluente del reactor secundario, que esta caliente debido a la reaccion exotermica, puede ser necesario para controlar la temperatura con la columna de predeshidratacion. Se pueden usar los intercambiadores de calor para capturar el calor para su integracion con el calentamiento de otras corrientes en el proceso.
Una ventaja de la presente invencion es la habilidad para obtener conversiones de reactivos mejoradas. Generalmente la conversion de reactivos es mayor en el reactor primario que la conversion de los reactivos en los reactores colateral. Sin embargo, el reactor de acetato de vinilo primario esta limitado en terminos de conversiones y no puede lograr conversiones superiores debido a los perfiles de concentracion, que puede llevar selectividad de superior con conversiones adicionales. Para limitar la selectividad de CO2, la conversion de los reactivos necesita ser limitada. Los reactivos colateral de la presente invencion permiten al procedimiento superar las limitaciones de conversion del reactor sino aumentar la selectividad del CO2. Incluso mejoramientos modestos en la conversion, que de lo contrario no pueden ser logrados sin la presente invencion, pueden llevar a reducciones de costos significativas por tonelada de acetato de vinilo producido. En una realizacion, la conversion total del etileno en el reactor primario y el reactor colateral puede ser mayor que 13%, por ejemplo, mayor que 18% o mayor que 20%. En terminos de rangos, la conversion total de etileno puede estar desde 13% a 40%, por ejemplo, desde 18% a 30%, o desde 20 a 25%. En una realizacion, la conversion total de acido acetico en el reactor primario y reactor colateral puede ser mayor que 25%, por ejemplo, mayor que 35% o mayor que 50%. En terminos de rangos, la conversion total de acido acetico puede estar desde 25% a 75%, por ejemplo, desde 35% a 70%, o desde 50 a 60%. En una realizacion, la conversion total del oxlgeno en el reactor primario y reactor colateral puede ser mayor que 42.5%, por ejemplo, mayor que 50% o mayor que 65%. En terminos de rangos, la conversion total de oxlgeno puede estar desde 42.5% a 80%, por ejemplo, desde 50% a 75%, o desde 65 a 75%.
En una realizacion, la conversion de los reactivos en el reactor colateral puede ser menor debido al tamano relativo del reactor colateral en comparacion con el reactor de acetato de vinilo primario. Por ejemplo, el reactor colateral puede tener una altura menor y/o diametro que el reactor de acetato de vinilo primario. Preferiblemente, el reactor colateral puede ser menor de 5m en altura, por ejemplo, menor de 4m en altura o menor de 3m en altura. Se puede usar cualquier reactor adecuado, tal como un reactor de envoltura y tubo como se describio en el documento EEUU No. 6,013,834, la totalidad de los contenidos y divulgaciones los cuales se incorporan por referencia aqul. En una realizacion a manera de ejemplo, el reactor colateral puede ser un reactor de envoltura y tubo que es similar en diseno al reactor de acetato de vinilo primario. El diametro del reactor colateral de envoltura y tubo puede variar dependiendo del numero de tubos. Preferiblemente, el numero de tubos en el reactor colateral es menor que el numero de tubos en el reactor primario. En una realizacion, el numero de tubos en el reactor colateral puede variar desde 500 a 9,000, por ejemplo, desde 1,000 a 8,500 o desde 1,500 a 7,000. El catalizador puede estar en el tubo lateral del reactor.
Se puede usar cualquiera de las composiciones de catalizadores conocidos para la produccion de acetato de vinilo, especialmente catalizadores metalicos del Grupo VIII, en cualquiera de los reactores primarios o colateral de la presente invencion. En una realizacion, se prefiere que ambos reactores contengan un catalizador similar. Se describen los catalizadores adecuados para la produccion de acetato de vinilo, por ejemplo, en los documentos EEUU Nos. 3,743,607; 3,775,342; 5,557,014; 5,990,344; 5,998,659; 6,022,823; 6,057,260; y 6,472,556, todos los cuales estan incorporados aqul por referencia. Los catalizadores adecuados pueden comprender paladio, oro, vanadio, y mezclas de los mismos. Se da particular preferencia a los catalizadores acetato de paladio/acetato de potasio/acetato
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de cadmio y acetato de paladio/acetolaurato de bario/acetato de potasio. En general, el contenido de paladio del catalizador esta desde 0.5 a 5% en peso, por ejemplo, desde 0.5 a 2% en peso o desde 0.6 to 1.5% en peso. Cuando se usa oro o uno de sus componentes, se anade en una proporcion desde 0.01 a 4% en peso, por ejemplo, desde 0.2 a 1.3% en peso, o desde 0.3 a 1.1 % en peso. Los catalizadores tambien contienen preferiblemente un soporte refractario, preferiblemente un oxido metalico tal como sllice, sllice-alumina, titania o zirconia, mas preferiblemente zirconia.
La reaccion de acetoxilacion en el reactor primario se lleva a cabo generalmente a presiones desde 0.1 a 2.5 MPa, por ejemplo desde 1 a 2.5 MPa o desde 1 a 2 MPa, y temperaturas desde 50 to 200°C, por ejemplo, desde 10 0 a 200°C o desde 120 a 200°C. Para propositos de la pre sente invencion, la reaccion de acetoxilacion en el reactor colateral se puede llevar a cabo a temperatura y presion similar como el reactor primario. La reaccion de acetoxilacion en el reactor colateral se lleva generalmente a cabo a presiones desde 0.1 a 2.5 MPa, por ejemplo desde 1 a 2.5 MPa o desde 1 a 2 MPa, y temperaturas desde 50 a 200°C, por ejemplo, desde 100 a 200°C o desde 120 a 200°C.
La FIG. 1 ilustra un sistema 100 de slntesis de acetato de vinilo a manera de ejemplo. Los componentes adicionales y modificaciones pueden estar hechos para el sistema 100 sin cambiar el alcance de la presente invencion. Se introducen el acido acetico y etileno en un vaporizador 101 a traves de llneas 102 y 103 de alimentacion, respectivamente. Se puede anadir tambien etano a la llnea 103 de alimentacion. Adicionalmente, se puede introducir una o mas corrientes 104 de retorno al vaporizador 101 o combinada con llnea 102 de alimentacion de acido acetico. Se pueden extraer estas corrientes 104 de retorno del fondo de la columna 104 azeotropica, columna 150 de deshidratacion, y/o columna 160 de extraction de agua. La temperatura y presion del vaporizador 101 puede variar sobre un amplio rango. El vaporizador 101 preferiblemente opera a una temperatura desde 100°C a 250°C, por ejemplo, desde 100°C a 200°C o desde 120°C o 150°C. La presion operativa del vaporizador 101 preferiblemente es desde 0.1 MPa a 2.03 MPa, por ejemplo, 0.51 MPa a 1.52 MPa. El vaporizador 101 produce una corriente 107 de alimentacion de vapor y una corriente 108 de purga. La corriente 107 de alimentacion de vapor sale del vaporizador 101 y se combina con una fuente 109 de oxlgeno antes de alimentar al reactor 110 de acetato de vinilo. En la production de acetato de vinilo, la proporcion molar de etileno a oxlgeno es menor de 6:1 en el reactor 110 de acetato de vinilo, por ejemplo, menor de 4:1 o 2.5:1. En la produccion de acetato de vinilo, la proporcion molar del acido acetico a oxlgeno es menor de 6:1 en el reactor 110, por ejemplo, menor de 3:1 o 2:1. En algunas realizaciones, se puede anadir etileno a la corriente 107 de alimentacion de vapor en una forma similar como la fuente 109 de oxlgeno. Cuando se anade etileno a la corriente 107 de alimentacion de vapor se prefiere que no se introduzca el etileno al vaporizador 101.
En la produccion de acetato de vinilo, el reactor 110 produce una corriente 112 de acetato de vinilo crudo que esta purificado en el sistema 120 de separation. El Reactor 110 puede ser un reactor de envoltura y tubo que es capaz, a traves de un medio de intercambio de calor, de absorcion de calor generado por el reactor exotermico y controlar la temperatura en el mismo dentro de una temperatura desde 110°C a 200°C. En una realization, que depende de la conversion y condiciones de reaccion, la corriente 112 de acetato de vinilo crudo comprende desde 5 a 30 % en peso de acetato de vinilo, desde 5 a 40 % en peso acido acetico, desde 0.1 a 10 % en peso de agua, desde 10 a 50 % en peso de etileno, desde 1 a 30 % en peso de dioxido de carbono, desde 0.1 a 30 % en peso de alcanos, tales como metano, etano o mezclas de los mismos, y desde 0.1 a 15 % en peso de oxlgeno. Opcionalmente la corriente 112 de acetato de vinilo crudo tambien puede comprender desde 0.01 a 10 % en peso de acetato de etilo. La corriente 112 de acetato de vinilo crudo puede comprender otros compuestos tales como acetato de metilo, acetaldehldo, acrolelna, propano, e insertos tales como nitrogeno o argon. Generalmente estos otros compuestos, excepto para insertos, estan presentes en cantidades muy bajas.
La corriente 112 de acetato de vinilo crudo, o un fragmento del mismo, se alimenta a un fragmento inferior de una columna 121 de predeshidratacion. Se puede proporcionar la energla para separar los componentes de la corriente 112 de acetato de vinilo crudo por el calor de reaccion en el reactor 110 primario. En algunas realizaciones, pueda haber un rehervidor opcional dedicado a aumentar la energla de separacion dentro de la columna 121 de predeshidratacion. Opcionalmente, se puede enfriar la corriente 112 de acetato de vinilo crudo a una temperatura desde 80°C a 145°C, por ejemplo, desde 90°C a 135°C , antes de ser introducida en la columna 121 de predeshidratacion. Opcionalmente, se pueden alimentar una o mas corrientes de retorno tales como en las llneas 133, 136 y 135 que comprende acetato de vinilo, acido acetico, agua, comercio de los mismos, a la columna 121 de predeshidratacion encima de la location de alimentacion de la corriente 112 de acetato de vinilo crudo.
En la FIG. 1, se extrae una corriente 122 de vapor que comprende etileno y oxlgeno desde un lado de la columna 121 de predeshidratacion. Adicionalmente, se extrae una corriente 123 llquida que comprende acido acetico de la base de columna 121 de predeshidratacion. Se alimentan la Corriente 122 de vapor y corriente 123 llquida a un vaporizador 124 secundario para producir una corriente 125 del reactivo secundaria. La presion operativa del vaporizador 124 secundario puede ser sustancialmente similar al vaporizador 101, y puede estar desde 0.1 MPa a 2.03 MPa, por ejemplo, 0.51 MPa a 1.52 MPa. El vaporizador 124 secundario preferiblemente opera a una temperatura desde 100°C a 250°C, por ejemplo, desde 100°C a 200°C o desde 1 20°C a 180°C. Se alimenta la corriente 125 del react ivo secundaria al reactor 126 colateral para producir un efluente 127 del reactor secundario. En general, la composition de la corriente 125 del reactivo secundaria es diferente a la del efluente del reactor primario, por ejemplo, la corriente 112 de acetato de vinilo crudo, en terminos de al menos un compuesto. En una realizacion, al menos uno de los compuestos del reactivo, por ejemplo, etileno, oxlgeno, y/o acido acetico, esta en una concentration relativamente
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superior en la corriente 125 del reactivo secundaria que la corriente 112 de acetato de vinilo crudo. En realizaciones a manera de ejemplo, se prefiere alimentar una corriente al reactor 126 colateral que comprende mas acido acetico, basado en el peso, que el efluente del reactor desde el reactor 110. Tambien se prefiere que menos acetato de vinilo este dirigido al reactor 126 colateral a traves de la corriente 125 del reactivo secundaria. En una realizacion opcional, se puede dirigir menos dioxido de carbono al reactor 126 colateral a traves de la corriente 125 del reactivo secundaria. En una realizacion, que depende de la conversion y condiciones de reaccion, la corriente 112 de acetato de vinilo crudo comprende desde 0.1 a 20 % en peso acetato de vinilo, desde 5 a 40 % en peso de acido acetico, desde 0.1 a 15 % en peso agua, desde 10 a 60 % en peso de etileno, desde 1 a 25 % en peso dioxido de carbono, desde 0.1 a 25 % en peso de alcanos, tales como metano, etano o mezclas de los mismos, y desde 0.1 a 25 % en peso de oxlgeno. Adicionalmente, cuando la corriente 112 de acetato de vinilo crudo comprende acetato de etilo, la corriente 125 del reactivo secundaria puede comprender desde 0.005 a 5 % en peso de acetato de etilo.
El flujo de masa de la corriente 122 de vapor a la corriente 123 llquida puede variar y puede estar desde 1:10 a 10:1, por ejemplo, desde 1:5 to 5:1. En algunas realizaciones, el flujo de masa de la corriente 122 de vapor puede ser relativamente mas grande que el flujo de masa de la corriente 123 llquida.
En la FIG. 2, opcionalmente la corriente 122 de vapor y/o corriente 123 llquida se puede extraer desde la columna 121 de predeshidratacion y combinarse con una corriente 170 enriquecida que comprende al menos uno de los reactivos, es decir, etileno, acido acetico, y/u oxlgeno. La corriente 122 de vapor y/o corriente 123 llquida, junto con la corriente 170 enriquecida se alimentan a un vaporizador 124 secundario para producir una corriente 172 del reactivo secundaria. En la FlG. 2, la corriente 172 del reactivo secundaria se alimenta al reactor 126 colateral para producir un efluente 173 del reactor secundario.
En una realizacion, se puede obtener la corriente 170 enriquecida desde adentro del procedimiento de acetato de vinilo. Por ejemplo, la corriente 170 enriquecida puede comprender etileno obtenida desde la corriente 131 de ventilacion, como se discute abajo.
Aunque se muestra una corriente 122 de vapor y/o corriente 123 llquida en las FIGS. 1 y 2, se debe entender que corrientes de vapor y/o llquidas multiples se pueden obtener desde la columna 121 de predeshidratacion.
Como se establecio anteriormente, el reactor 126 colateral puede operar a presiones desde 0.1 a 2.5 MPa, por ejemplo desde 1 a 2.5 MPa o desde 1 a 2 MPa, y temperaturas desde 50 a 200°C, p or ejemplo, desde 100 a 200°C o desde 120 a 200°C. Un catalizador similar, que comprende paladio, oro, o mezclas de los mismos, como se usa en el reactor 110 primario se puede usar en el reactor 126 colateral. Aunque un reactor 126 colateral se muestre en las FIGS. 1 y 2, se debe entender que multiples reactores colateral se pueden usar en algunas realizaciones de la presente invencion.
Preferiblemente el reactor 126 colateral es un productor neto de acetato de vinilo. De esta forma, por ejemplo, en la FIG. 1 el efluente 127 del reactor secundario puede comprender mas acetato de vinilo, basado en el porcentaje de peso relativo, que la corriente 125 del reactivo secundaria. Tambien, por ejemplo, en la FIG. 2 el efluente 173 del reactor secundario puede comprender mas acetato de vinilo, basado en el porcentaje de peso relativo, que la corriente 172 del reactivo secundaria. Para propositos de esta solicitud se debe entender que cuando se hace referencia al efluente 127 del reactor secundario la solicitud tambien puede hacer referencia al efluente 173 del reactor secundario, a menos que se indique lo contrario. De esta forma, tambien el efluente del reactor secundario esta enriquecido en acetato de vinilo con respecto a al menos una de las corrientes (vapor/llquida) obtenla desde la columna de predeshidratacion. Por ejemplo, el efluente del reactor secundario puede comprender desde 15 a 35 % en peso de acetato de vinilo. Adicionalmente al acetato de vinilo, el efluente del reactor secundario puede tambien comprender desde 1 a 35 % en peso de acido acetico, desde 1 a 25 % en peso de agua, desde 5 a 25 % en peso de etileno, desde 0.5 a 20 % en peso de dioxido de carbono, desde 0.1 a 15 % en peso de alcanos, tales como metano, etano o mezclas de los mismos, y desde 0.1 a 15 % en peso de oxlgeno. De esta forma, el efluente del reactor secundario puede ser deficiente en etileno, oxlgeno, y/o acido acetico con respecto a al menos una de las corrientes (vapor/llquida) obtenida desde la columna de predeshidratacion. Esto indica que se mejora la conversion total de los reactivos usando el reactor colateral de la presente invencion. Adicionalmente, en algunas realizaciones, se opera el reactor colateral en una forma de manera que no se produzca una cantidad sustancial de acetato de etilo. De esta forma, la cantidad de acetato de etilo que se alimenta al reactor colateral es sustancialmente similar a las concentraciones de acetato de etilo en el efluente del reactor secundario.
El efluente 127 del reactor secundario se puede enfriar a una temperatura desde 80°C a 160°C, por ejem plo, desde 90°C a 135°C, antes de retornar a la columna 121 de predeshidratacion. La corriente 125 del reactivo secundaria se puede retornar como vapor, corriente llquida, o una corriente de vapor-llquida. En una realizacion, el efluente 127 del reactor secundario se puede retornar encima de las locaciones para extraer las corrientes de vapor y/o llquidas desde la columna 121 de predeshidratacion. En una corriente de vapor-llquida o una corriente 125 del reactivo secundaria condensada parcialmente, el acido acetico puede estar en la fase llquida y el acetato de vinilo puede estar en la fase de vapor. El calor adicional de la reaccion exotermica en el reactor colateral puede llevar adicionalmente a la separacion en la columna 121 de predeshidratacion.
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En una realizacion, la columna 121 de predeshidratacion es una columna de bandeja que tiene desde 10 a 60 bandejas teoricas, por ejemplo, desde 15 a 55 bandejas teoricas. El numero de bandejas reales para cada columna puede variar dependiendo de la eficiencia de la bandeja, que esta tlpicamente desde 0.3 a 0.8 que depende del tipo de bandeja. Las bandejas pueden ser bandejas de tamiz, bandejas de valvulas fijas, bandejas de valvulas moviles, o cualquier otro diseno adecuado conocido en la tecnica. En otras realizaciones, se puede emplear una columna empacada que tiene empaquetado estructurado o empaquetado aleatorio.
Cuando la columna 121 de predeshidratacion se opera bajo 1.2 MPa, la temperatura resido que sale en la llnea 129 preferiblemente esta desde 80°C a 160°C, por ejempl o, desde 90°C a 140°C. La temperatura de la sobrec arga que sale en la llnea 128 puede estar desde 40°C a 125° C, por ejemplo, desde 50°C a 110°C. Como se discut io anteriormente, la energla para separacion se proporciona a partir del calor de la reaccion en el reactor 110 primario y opcionalmente rehervidor dedicado, y opcionalmente tambien se puede usar la columna 121 de predeshidratacion. La presion de la columna 121 de predeshidratacion puede variar desde 0.1 MPa a 5 MPa, por ejemplo, desde 1 MPa a 2 MPa.
La columna 121 de predeshidratacion produce una corriente 128 de sobrecarga y residuo 129. Los componentes a manera de ejemplo de las composiciones destiladas y residuo para la columna 121 de predeshidratacion se proporcionan en la Tabla 1 abajo.
Tabla 1
Columna de Predeshidratacion
Conc. (% en peso) Conc. (% en peso) Conc. (% en peso)
Sobrecarga
Acetato de Vinilo
15 a 55 20 a 50 25 a 50
Agua
0.1 a 10 0.5 a 10 1 a 8
Etileno
10 a 50 15 a 50 15 a 45
Oxlgeno
0.1 a 10 0.5 a 8 1 a 6
Dioxido de Carbono
5 a 25 5 a 20 10 a 20
Metano
0.1 a 20 0.5 a 15 1 a 10
Etano
0.1 a 20 0.5 a 15 1 a 10
Acido Acetico
0 a 0.5 0 a 0.4 0 a 0.1
Acetato de Etilo
0 a 0.5 0.0001 a 0.5 0.001 a 0.05
Residuo
Acido Acetico
50 a 85 50 a 80 55 a 80
Acetato de Vinilo
1 a 20 2 a 18 3 a 15
Agua
2 a 40 5 a 40 7 a 38
Acetato de Etilo
0 a 0.5 0.0001 a 0.5 0.001 a 0.1
Como se muestra en la tabla 1, la concentracion de acetato de vinilo en el residuo se puede reducir. Eso permite una reduccion en la energla necesaria para recuperar acetato de vinilo adicional a partir del residuo. Cuando se opera sin un reactor colateral en la columna de predeshidratacion, la concentracion de acetato de vinilo puede ser mayor que 20 % en peso en el residuo. Adicionalmente, debido a las conversiones totales superiores de etileno, acido acetico, y/u oxlgeno, hay relativamente menos de estos reactivos en cada corriente. Esto asiste adicionalmente en reducir los requerimientos de energla y capital.
Se puede enfriar la corriente 128 de sobrecarga a una temperatura de -20°C a 50°C se alimenta el conden sado al separador de fase, tal como el decantador 130. Una corriente 139 de ventilacion se puede curar en el depurador 132 para recuperar acetato de vinilo en el residuo 133 depurado y producir una corriente 134 de sobrecarga que se indica como el gas de cola. Los agentes de depuracion adecuados pueden incluir acido acetico, agua, o mezclas de los mismos. El gas 134 de cola comprende monoxido de carbono, dioxido de carbono, etileno, etano y otros gases no condensables y puede ser procesado adicionalmente para recuperar etileno y oxlgeno para el reactor 110 primario. Preferiblemente, se puede retornar el residuo 113 depurado a la columna 121 de predeshidratacion. En otras realizaciones, se puede alimentar un fragmento del residuo 133 depurado con resido en la llnea 129 para recuperar adicionalmente acetato de vinilo en la columna 140 azeotropica.
En una realizacion, el gas 134 de cola que se retorna al reactor 110 primario contiene menos volumen de etileno debido a la reaccion secundaria en el reactor 126 colateral. Esto reduce los requerimientos de capital y operacionales debido a que se esta retornando un volumen mas pequeno relativamente de etileno al reactor 110 primario. Preferiblemente, no se purga sustancialmente ninguno de los etilenos sin reaccionar del gas 134 de.
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El llquido alimentado al decantador 130 puede entrar en una fase 135 organica que comprende acetato de vinilo y una fase 136 acuosa que comprende agua. Se puede recluir la fase 135 organica, segun sea necesario, y se envla al decantador 143 de sobrecarga de la columna 140 azeotropica. Se puede purgar o recluir la fase 136 acuosa, segun sea necesario, y en algunas realizaciones, se puede alimentar a otra columna para recuperar acetato de vinilo.
El residuo 129 esta dirigido al tanque 139 crudo y despues alimenta a la columna 140 azeotropica a traves de la llnea 141. La presente invencion mejora la operacion de la columna 140 azeotropica mediante la reduccion de la cantidad de acetato de vinilo y/o acido acetico en el residuo 129, y reduce el tamano relativo, por ejemplo flujo de masa. En algunas realizaciones, el resido 129 puede sobrepasar el tanque 139 crudo y alimentar directamente la columna 140 azeotropica. La columna 140 azeotropica separa un azeotropo de acetato de vinilo-agua desde el acido acetico, as! como del acetato de etilo. Se retira el acido acetico como el resido en la llnea 144. El agua, o una gente azeotropico adecuado, se alimenta a la columna 140 a traves de la llnea 145 para formar un azeotropo entre acetato de vinilo y agua que se remueve como destilado 142. Tambien se puede extraer el acetato de etilo como una corriente 146 lateral. Se alimenta el destilado 142 al receptor 143 de sobrecarga junto con la fase 135 organica desde la columna 121 de predeshidratacion. Tambien se puede alimentar un fragmento de la fase 136 acuosa al receptor 143 de sobrecarga. En el receptor 143 de sobrecarga, los componentes pueden separarse en una fase ligera y una fase pesada. La fase pesada comprende acetato de vinilo y agua y se alimenta a una columna 150 de deshidratacion a traves de la llnea 151. Se puede refluir un fragmento de la fase ligera a traves de la llnea 148 a la columna 140. Adicionalmente, se puede alimentar un fragmento de la fase ligera a traves de la llnea 149 al receptor 152 de sobrecarga de la columna 150 de deshidratacion.
Se extrae el residuo de la columna 140 azeotropica a traves de la corriente 144 y puede ser eliminada o preferiblemente retornada al vaporizador 101.
La columna 150 de deshidratacion elimina agua adicional desde los contenidos de la llnea 151, de esta forma produciendo acetato de vinilo purificado a traves de la llnea 153. El residuo de la columna 150 de deshidratacion sale a traves de la llnea 154 y se puede retornar en parte, o de lo contrario eliminar. En otras realizaciones, se puede eliminar el acetato de vinilo purificado como el residuo de la columna 150 de deshidratacion. El destilado que contiene agua de la columna 150 de deshidratacion puede estar dirigido al receptor 152 de sobrecarga a traves de la llnea 155. Los contenidos del receptor 152 de sobrecarga pueden separarse en una fase organica y una fase acuosa. Se puede refluir la fase organica a la columna 150 a traves de la llnea 156. Se puede dirigir la fase acuosa a traves de la llnea 161 a la columna 160 de extraccion de agua para eliminar agua.
La columna 160 de extraccion de agua elimina aldehldos a traves de la corriente 162 de sobrecarga. La corriente 162 de sobrecarga comprende sustancialmente acetaldehldos y se separa preferiblemente como un subproducto separado para otros procedimientos qulmicos. Los extremos ligeros adicionales se pueden eliminar a traves de la corriente 163 de purga. Se extrae el agua desde el fondo de la columna 160 a traves de la corriente 164. Una corriente 165 lateral se puede extraer y poner en fase en el receptor 166. Se puede alimentar la fase organica en la corriente 167 al receptor 152 de sobrecarga de la columna 150 de deshidratacion. Se puede alimentar la fase acuosa en la corriente 168 a la columna 160 de extraccion de agua en un punto debajo donde la corriente 165 se extrae.
En una realizacion, el calentamiento y enfriamiento alrededor del reactor 126 colateral se pueden integrar con una o mas corrientes. Por ejemplo la corriente del reactivo secundaria puede ser calentada indirectamente usando un fragmento del efluente del reactor secundario. Adicionalmente, se puede generar la corriente por las corrientes alrededor del reactor colateral y usados a traves del procedimiento de acetato de vinilo.
Con el fin que la invencion divulgada aqul sea entendida mas eficientemente, se proporcionan los siguientes ejemplos abajo.
Ejemplos
Se prepararon los siguientes ejemplos con el software de simulacion ASPEN Plus 7.1 para probar diferentes composiciones de alimentacion y sistemas de separacion.
Ejemplo 1
Se alimenta una corriente de acetato de vinilo cruda que comprende 13.7 % en peso de acetato de vinilo (VA), 17.7 % en peso de acido acetico (HOAc), 4.5 % en peso de H2O, 26 % en peso de etileno (C2H4), 15.9 % en peso de CO2, 8.1 % en peso de etano, 7 % en peso de metano y 4.6 % en peso de O2 a una columna de predeshidratacion. La corriente de acetato de vinilo cruda tiene 5.5 mol% de VA. La columna de predeshidratacion tiene 25 bandejas teoricas y opera a una presion superior de aproximadamente 1.19 MPa y a una temperatura base de aproximadamente 26°C. Se extrae una corriente de vapor desde arriba del punto de alimentacion de la corriente de acetato de vinilo cruda y se alimento al vaporizador. La corriente de vapor comprendio 13.7 % en peso de VA, 12.6 % en peso de HOAc, 5.9 % en peso de H2O, 27.5 % en peso de C2H4, 16.9 % en peso de CO2, 8.6 % en peso de etano, 7.4 % en peso de metano y 4.8 % en peso de O2. Adicionalmente, una corriente llquida obtiene desde la base de la columna de predeshidratacion tambien se alimenta al vaporizador. La corriente llquida comprende 9.9 % en peso de VA, 74.6 % en peso de HOAc, 14.7 % en peso de H2O, 0.3 % en peso de C2H4, y 0.3 % en peso de CO2. El flujo de masa de la corriente de vapor
fue aproximadamente 98,500 Ib/h y la corriente llquida tiene un flujo de masa de aproximadamente 38,900 Ib/h, para una proporcion de flujo de masa de corriente llquida a corriente de vapor de aproximadamente 1:2.5.
Se vaporizaron la corriente de vapor y la corriente llquida para producir una corriente del reactivo secundaria que tiene una composition de 12.6 % en peso VA, de 30.1 % en peso HOAc, 8.4 % en peso de H2O, 19.8 % en peso de C2H4, 5 12.2 % en peso de CO2, 6.2 % en peso de etano, 5.3 % en peso de metano y 3.5 % en peso de O2. El porcentaje de
mol de acetato de vinilo en la corriente del reactivo secundaria fue 5.2%. Se alimento la corriente del reactivo secundaria a un reactor colateral que opera a una presion de 1.14 MPa y temperatura de 165-180C El reactor colateral era un reactor de envoltura y tubo que tiene una altura de 3 m y 3000 tubos. La reaction en el reactor colateral produjo un efluente del reactor secundario que tiene una composicion de 24.4 % en peso de VA, 22 % en peso de 10 HOAc, 11.1 % en peso de H2O, 15.8 % en peso de C2H4, 12.7 % en peso de CO2, 6.2 % en peso de etano, 5.3 % en peso de metano y 0.8 % en peso de O2. Se enfrio el efluente del reactor secundario a una temperatura de aproximadamente 126°C y se retorno a la columna de predeshidratacion.
La conversion para los reactivos en el Ejemplo 1 se muestra en la Tabla 2 abajo.
Tabla 2
Reactor Primario Reactor Sidecar Total
Acido Acetico
35.2 % 7.1 % 42.3 %
Etileno
15.5 % 3% 18.5 %
Oxlgeno
43.8 % 7.9 % 51.7 %
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Mediante el uso de un reactor colateral, este ejemplo fue capaz de capturar 28% mas de acetato de vinilo en la sobrecarga de la columna de predeshidratacion. La sobrecarga tambien tuvo 3.2% menos etileno y 13.1% menos oxlgeno. Adicionalmente, la predeshidratacion tiene un residuo con 61.8% menos acetato de vinilo y 6.4% menos acido acetico.
20 Ejemplo 2
La misma corriente acetato de vinilo cruda del Ejemplo 1 se alimento a una columna de predeshidratacion. La columna de predeshidratacion tiene 25 bandejas teoricas y opera en la presion superior de aproximadamente 1.19 MPa y una temperatura de fase de aproximadamente 125C Se extrajo una corriente de vapor desde encima del punto de alimentation de la corriente de acetato de vinilo cruda y se alimento al vaporizador. La corriente de vapor comprendla 25 14.4 % en peso de VA, 10.5 % en peso de HOAc, 6.4 % en peso de H2O, 27.9 % en peso de C2H4, 17.1 % en peso
de CO2, 8.7 % en peso de etano, 7.5 % en peso de metano y 4.9 % en peso de O2. Adicionalmente, una corriente llquida obtenida desde la base de la columna de predeshidratacion tambien se alimento al vaporizador. La corriente llquida comprendio 9.5 % en peso de VA, 71.1 % en peso de HOAc, 18.6 % en peso de H2O, 0.2 % en peso de C2H4, y 0.3 % en peso de CO2. El flujo de masa de la corriente de vapor fue aproximadamente 260,000 lb/h y la corriente 30 llquida tiene un flujo de masa de aproximadamente 135,500 lb/h, para una proporcion de flujo de masa de corriente llquida a corriente de vapor de aproximadamente 1:1.9.
Se vaporizaron la corriente de vapor y corriente llquida para producir una corriente del reactivo secundaria que tiene una composicion de 12.7 % en peso de VA, 31.3 % en peso de HOAc, 10.6 % en peso de H2O, 18.4 % en peso de C2H4, 11.3 % en peso de CO2, 5.7 % en peso de etano, 5 % en peso de metano y 3.2 % en peso de O2. El porcentaje 35 de mol de acetato de vinilo en la corriente del reactivo secundaria fue 5.2%. La corriente del reactivo secundaria se alimento a un reactor colateral que opera a una presion de 1.14 MPa y temperatura de 165-180°C. El reactor colateral tiene un reactor de envoltura y tubo que tiene una altura de 4 m y 7000 tubos. La reaccion en el reactor colateral produjo un efluente del reactor secundario que tiene una composicion de 24 % en peso de VA, 23.4 % en peso de HOAc, 13.1 % en peso de H2O, 14.6 % en peso de C2H4, 11.8 % en peso de CO2, 5.7 % en peso de etano, 5 % en 40 peso de metano y 0.7 % en peso de O2. Se enfrio el efluente del reactor secundario a una temperatura de aproximadamente 124°C y se retorno a la columna de predeshidratacion.
La conversion para los reactivos en el Ejemplo 2 se muestra en la Tabla 3 abajo.
Tabla 3
Reactor Primario Reactor Sidecar Total
Acido Acetico
35.2 19.5 54.7
Etileno
15.5 8.4 23.9
Oxlgeno
43.8 21.3 65.1
Mediante el uso del reactor colateral, este ejemplo fue capaz de capturar 45.1 % mas acetato de vinilo en la sobrecarga de la columna de predeshidratacion. La sobrecarga tambien tiene 9.3% menos etileno y 37.2% menos oxlgeno. Adicionalmente, la prehidratacion tiene un residuo con 66.1% menos acetato de vinilo y 17.6% menos acido acetico que una columna de predeshidratacion sin un reactor colateral.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento de produccion de acetato de vinilo que comprende los pasos de:
    que pone en contacto en un reactor primario una corriente del reactivo primario que comprende acido acetico, etileno y oxlgeno molecular en la presencia de un primer catalizador para formar un efluente del reactor primario que comprende acetato de vinilo, etileno, oxlgeno, agua, dioxido de carbono y acido acetico;
    que introduce el efluente del reactor primario a una columna de predeshidratacion;
    que obtiene una corriente de reactivo secundaria a partir de la columna de predeshidratacion que tienen una composicion diferente a la del efluente del reactor primario;
    que pone en contacto en un reactor secundario la corriente del reactivo secundaria, preferiblemente que comprende acetato de vinilo, etileno, oxlgeno, agua, dioxido de carbono y acido acetico, en la presencia de un segundo catalizador para formar un efluente secundario del reactor que se alimenta a la columna de predeshidratacion;
    que retira una sobrecarga que comprende acetato de vinilo de la columna de predeshidratacion; y
    que recupera un producto de acetato de vinilo desde la sobrecarga.
  2. 2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la corriente del reactivo secundaria comprende menos acetato de vinilo, basado en el peso, que el efluente del reactor primario.
  3. 3. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que se enfrla el efluente del reactor secundario, preferiblemente a una temperatura de 80°^ a 160°C, antes de la alimentacion a la columna d e predeshidratacion.
  4. 4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende adicionalmente condensacion de la sobrecarga y separa una fase organica que comprende acetato de vinilo, y una fase acuosa, y que recupera acetato de vinilo a partir de la fase organica.
  5. 5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la conversion total de etileno en el reactor primario y el reactor secundario es desde 13% a 40%, la conversion total de acido acetico en el reactor primario y el reactor secundario es desde 25% a 75%, y la conversion total de oxlgeno en el reactor primario y el reactor secundario es desde 42.5% a 80%.
  6. 6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la conversion de acido acetico, etileno y oxlgeno molecular en el reactor secundario es menor que aquella del reactor primario.
  7. 7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende adicionalmente extraer un residuo que comprende acetato de vinilo, acido acetico, agua, y mezclas de los mismos de la columna de predeshidratacion y que recupera acetato de vinilo del residuo.
  8. 8. El procedimiento de la reivindicacion 7, en el que ademas comprende alimentar un fragmento del residuo al reactor secundario.
  9. 9. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que comprende adicionalmente combinar la corriente del reactivo secundaria con una corriente enriquecida que comprende uno de acido acetico, etileno u oxlgeno molecular en el reactor secundario.
  10. 10. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la corriente del reactivo secundaria se obtiene desde una o mas extracciones laterales de vapor y/o una o mas extracciones laterales llquidas desde la columna de predeshidratacion.
  11. 11. El procedimiento de la reivindicacion 10, que comprende adicionalmente vaporizar la una o mas extracciones laterales llquidas para formar la corriente del reactivo secundaria.
  12. 12. El procedimiento de la reivindicacion 10, en el que la una o mas extracciones laterales liquidas comprende acido acetico.
  13. 13. El procedimiento de la reivindicacion 10, en el que la una o mas extracciones laterales de vapor comprende etileno, oxlgeno, o mezclas de los mismos.
  14. 14. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el primer catalizador y el segundo catalizador cada uno comprende paladio, oro, o mezclas de los mismos.
  15. 15. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el reactor primario y secundario opera a una presion desde 0.1 a 2.5 MPa y una temperatura desde 50 a 200°^.
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