ES2623827T3 - Procedimiento para la producción de ácido acético - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la reducción y/o eliminación de compuestos reductores de permanganato (PRC) formados en la carbonilación de un reactivo carbonilable para producir un producto de carbonilación que comprende ácido acético, que comprende las etapas de: (a) separar el producto de carbonilación para proporcionar una corriente de vapor de cabeza que comprende ácido acético y una fase de catalizador menos volátil; (b) destilar la corriente de vapor de cabeza para producir un producto de ácido acético purificado y una corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullición que comprende yoduro de metilo, agua, ácido acético, acetato de metilo y, como mínimo, un PRC; (c) condensar la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullición y separarla de manera bifásica para formar una fase líquida pesada condensada y una fase líquida ligera condensada; (d) destilar la fase líquida ligera condensada en una única columna de destilación para formar una segunda corriente en fase vapor de cabeza y un residuo en fase líquida de punto de ebullición más elevado, en el que la segunda corriente en fase vapor está enriquecida en PRC con respecto a la fase líquida ligera condensada; y (e) condensar la segunda corriente en fase vapor y extraer la corriente condensada con agua para obtener una corriente acuosa de acetaldehído que comprende PRC y un refinado que comprende yoduro de metilo.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento para la produccion de acido acetico ANTECEDENTES DE LA INVENCION Sector de la invencion
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de acido acetico y, en particular, a un procedimiento mejorado para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato formados por la carbonilacion de metanol en presencia de un catalizador de carbonilacion de un metal del grupo VIII para producir acido acetico. De manera mas especifica, la presente invencion se refiere a un procedimiento mejorado para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato o sus precursores de las corrientes intermedias durante la formacion de acido acetico mediante dichos procedimientos de carbonilacion.
Antecedentes tecnicos
Entre los procedimientos utilizados actualmente para sintetizar acido acetico, uno de los mas utiles en el mercado es la carbonilacion de metanol catalizada con monoxido de carbono, tal como se divulga en la patente de Estados Unidos No. 3.769.329, concedida a Paulik y otros, el 30 de octubre de 1973. El catalizador de carbonilacion contiene rodio, ya sea disuelto o disperso de otro modo en un medio de reaccion liquido o soportado sobre un solido inerte, junto con un promotor de catalizador que contiene halogeno, tal como se ejemplifica mediante el yoduro de metilo. El rodio se puede introducir en el sistema de reaccion en una cualquiera de muchas formas. Del mismo modo, la naturaleza del promotor de haluro no es, en general, critica. Los propietarios de la patente dan a conocer un gran numero de promotores adecuados, la mayoria de los cuales son yoduros organicos. Mas habitualmente y de forma mas util, la reaccion se lleva a cabo mediante el burbujeo continuo de monoxido de carbono gaseoso a traves de un medio de reaccion liquido en el que esta disuelto el catalizador.
Una mejora en el procedimiento de la tecnica anterior para la carbonilacion de un alcohol para producir el acido carboxilico que tiene un atomo de carbono mas que el alcohol, en presencia de un catalizador de rodio, se da a conocer en las patentes de Estados Unidos Nos. 5.001.259, concedida el 19 de marzo de 1991; 5.026.908, concedida el 25 de junio de 1991 y 5.144.068, concedida el 1 de septiembre 1992; y la patente europea No. EP 0 161 874 B2, publicada el 1 de julio de 1992, todas del mismo propietario. Tal como se da a conocer en las mismas, el acido acetico se produce a partir de metanol en un medio de reaccion que contiene acetato de metilo, haluro de metilo, en especial yoduro de metilo y rodio presente en una concentracion cataliticamente eficaz. Estas patentes dan a conocer que la estabilidad del catalizador y la productividad del reactor de carbonilacion se pueden mantener a niveles sorprendentemente elevados, incluso a concentraciones de agua muy bajas, es decir, 4 por ciento en peso (% en peso) o menos, en el medio de reaccion (a pesar de la practica general en la industria de mantener, aproximadamente, el 14-15% en peso de agua) mediante el mantenimiento en el medio de reaccion, junto con una cantidad cataliticamente eficaz de rodio y, como minimo, una concentracion limitada de agua, de una concentracion especifica de iones yoduro, ademas del ion yoduro que esta presente como yoduro de hidrogeno. Este ion yoduro es una sal simple, siendo preferente el yoduro de litio. Las patentes divulgan que la concentracion de acetato de metilo y la concentracion de sales de yoduro son parametros significativos al afectar la velocidad de carbonilacion del metanol para producir acido acetico, en especial a bajas concentraciones de agua en el reactor. Mediante la utilizacion de concentraciones relativamente elevadas de acetato de metilo y sal de yoduro, se obtiene un grado sorprendente de estabilidad del catalizador y de productividad del reactor, incluso cuando el medio de reaccion liquido contiene agua a la concentracion mas baja posible, tal como, aproximadamente, el 0,1% en peso, tan baja que, de manera general, se puede definir simplemente como "una concentracion limitada" de agua. Ademas, el medio de reaccion utilizado mejora la estabilidad del catalizador de rodio, es decir, la resistencia a la precipitacion del catalizador, en especial durante las etapas de recuperacion del producto del procedimiento. En estas etapas, la destilacion con el proposito de recuperar el producto de acido acetico tiende a eliminar del catalizador el monoxido de carbono, que en el medio mantenido en el recipiente de reaccion, es un ligando con efecto estabilizante sobre el rodio.
Se ha descubierto que, aunque un procedimiento de carbonilacion con bajo contenido de agua para producir acido acetico reduce los subproductos, tales como dioxido de carbono, hidrogeno y acido propionico, la cantidad de otras impurezas, presentes, en general, en cantidades traza, puede aumentar mediante un procedimiento de carbonilacion con bajo contenido de agua, y la calidad del acido acetico a veces se resiente cuando se hacen intentos por aumentar la velocidad de produccion mejorando los catalizadores o modificando las condiciones de reaccion.
Estas impurezas traza afectan a la calidad del acido acetico, en especial cuando se recirculan a traves del procedimiento de reaccion, lo que, entre otras cosas, puede dar lugar a la acumulacion con el tiempo de estas impurezas. Entre las impurezas que disminuyen el tiempo de permanganato del acido acetico, una prueba de calidad de utilizacion habitual en la industria del acido acetico, se incluyen compuestos de carbonilo y compuestos insaturados de carbonilo. Tal como se utiliza en el presente documento, el termino "carbonilo" pretende significar compuestos que contienen grupos funcionales aldehido o cetona, compuestos que pueden poseer o no
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insaturaciones. Vease Catalysis of Organic Reaction, 75, 369-380 (1998), para una explicacion adicional sobre las impurezas en un procedimiento de carbonilacion.
La presente invencion se refiere a la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato (PRC), tales como acetaldehido, acetona, metil etil cetona, butiraldehido, crotonaldehido, 2-etil crotonaldehido y 2-etil butiraldehido, y los productos de condensacion aldolica de los mismos. La presente invencion tambien puede conducir a la reduccion del acido propionico.
Las impurezas de carbonilo descritas anteriormente, tales como el acetaldehido, pueden reaccionar con los promotores de catalizador de yoduro para formar yoduros de alquilo con multiples carbonos, por ejemplo, yoduro de etilo, yoduro de propilo, yoduro de butilo, yoduro de pentilo y yoduro de hexilo. Es deseable eliminar los yoduros de alquilo con multiples carbonos del producto de reaccion, ya que incluso pequenas cantidades de estas impurezas en el producto de acido acetico tienden a envenenar el catalizador utilizado en la produccion de acetato de vinilo, un producto producido habitualmente a partir de acido acetico. De este modo, la presente invencion tambien puede conducir a la reduccion o eliminacion de yoduros de alquilo con multiples carbonos, en particular compuestos de yoduro de alquilo C2-12. Por consiguiente, debido a que muchas impurezas se originan con el acetaldehido, un objetivo principal es eliminar las impurezas de carbonilo, principalmente el acetaldehido, del procedimiento a fin de reducir el contenido de yoduro de alquilo con multiples carbonos.
Entre las tecnicas convencionales para eliminar dichas impurezas se incluyen tratar las corrientes de producto de acido acetico con oxidantes, ozono, agua, metanol, carbon activado y aminas. Dichos tratamientos pueden combinarse o no con la destilacion del acido acetico. El tratamiento de purificacion mas habitual implica una serie de destilaciones del producto final. Tambien se conoce la eliminacion de impurezas de carbonilo de corrientes organicas mediante el tratamiento de las corrientes organicas con un compuesto de amina, tal como hidroxilamina, que reacciona con los compuestos de carbonilo para formar oximas, seguido de destilacion para separar el producto organico purificado de los productos de reaccion de oxima. Sin embargo, el tratamiento adicional del producto final anade un coste al procedimiento y la destilacion del producto de acido acetico tratado puede dar lugar a la formacion de impurezas adicionales.
Aunque es posible obtener acido acetico de pureza relativamente elevada, el producto de acido acetico formado mediante el procedimiento de carbonilacion con un bajo contenido en agua y el tratamiento de purificacion descrito anteriormente, con frecuencia sigue siendo algo deficiente con respecto al tiempo de permanganato debido a la presencia de pequenas proporciones de impurezas residuales. Debido a que un tiempo de permanganato suficiente es una importante prueba comercial, que puede requerirse que cumpla el producto de acido para que sea adecuado para muchas utilizaciones, la presencia de impurezas que disminuyen el tiempo de permanganato es inaceptable. Ademas, no ha sido economica o comercialmente viable eliminar cantidades minimas de estas impurezas del acido acetico mediante destilacion, porque algunas de las impurezas tienen puntos de ebullicion proximos a los del producto de acido acetico o los promotores de catalizador que contienen halogeno, tal como yoduro de metilo.
De este modo, resulta importante identificar procedimientos economicamente viables de eliminacion de impurezas en otras partes del procedimiento de carbonilacion sin contaminar el producto final o anadir costes innecesarios. Por ejemplo, se ha dado a conocer un procedimiento para la fabricacion de acido acetico de pureza elevada mediante el ajuste de la concentracion de acetaldehido de la solucion de reaccion por debajo de una cierta cantidad, tal como 1.500 ppm. Se afirma que manteniendo la concentracion de acetaldehido por debajo de este umbral, es posible suprimir la formacion de impurezas, de manera que solo se necesita destilar el producto de acido acetico crudo para obtener acido acetico de pureza elevada.
La tecnica tambien ha dado a conocer que las impurezas de carbonilo presentes en las corrientes de producto de acido acetico se concentran, en general, en las cabezas de la columna de fracciones ligeras. Por consiguiente, las cabezas de la columna de fracciones ligeras se han tratado con un compuesto de amina (tal como hidroxilamina), que reacciona con los compuestos de carbonilo para formar derivados de oxima que se pueden separar de la fraccion de las cabezas restante mediante destilacion, dando lugar a un producto de acido acetico con un tiempo de permanganato mejorado.
Se han dado a conocer otros procedimientos para la produccion de acido acetico de pureza elevada, en los que se afirma que se mantiene en el reactor una concentracion de acetaldehido de 400 ppm o menos mediante la utilizacion de destilacion para eliminar el acetaldehido. Entre las corrientes sugeridas para el procesamiento para eliminar el acetaldehido se incluyen una fase ligera que contiene principalmente agua, acido acetico y acetato de metilo; una fase pesada que contiene principalmente yoduro de metilo, acetato de metilo y acido acetico; una corriente de cabeza que contiene principalmente yoduro de metilo y acetato de metilo; o una corriente de recirculacion formada mediante la combinacion de la fase ligera y la fase pesada.
En las patentes de Estados Unidos Nos. 6.143.930 y 6.339.171, del mismo propietario, se ha dado a conocer que es posible reducir significativamente las impurezas no deseadas en el producto de acido acetico mediante la realizacion de una purificacion con multiples etapas en las cabezas de la columna de fracciones ligeras. Estas patentes dan a conocer un procedimiento de purificacion, en el que las cabezas de fracciones ligeras se destilan dos veces, en cada
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caso tomando el acetaldehido de las cabezas y devolviendo un residuo rico en yoduro de metilo al reactor. El destilado rico en acetaldehido obtenido despues de las dos etapas de destilacion se extrae de manera opcional con agua para eliminar la mayor parte del acetaldehido para su desecho, dejando una concentracion de acetaldehido significativamente menor en el refinado que se recicla al reactor.
Aunque los procedimientos descritos anteriormente han resultado satisfactorios en la eliminacion de impurezas de carbonilo del sistema de carbonilacion y en su mayor parte en el control de los niveles de acetaldehido y los problemas de tiempo de permanganato en el producto de acido acetico final, todavia se pueden realizar mas mejoras. Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad de procedimientos alternativos para mejorar la eficacia de la eliminacion del acetaldehido. La presente invencion da a conocer una de estas soluciones alternativas.
CARACTERl'STICAS DE LA INVENCION
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de acido acetico y, en particular, un procedimiento mejorado para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato y yoduros de alquilo formados mediante la carbonilacion de metanol en presencia de un catalizador de carbonilacion de metal del grupo VIII para producir acido acetico. De manera mas especifica, la presente invencion se refiere a un procedimiento mejorado para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato o sus precursores de corrientes intermedias durante la formacion de acido acetico mediante dichos procedimientos de carbonilacion.
En un aspecto, la presente invencion da a conocer un procedimiento para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato (PRC) formados en la carbonilacion de un reactivo carbonilable para producir un producto de carbonilacion que comprende acido acetico. El procedimiento comprende las etapas de: (a) separar el producto de carbonilacion para proporcionar una corriente de vapor de cabeza que comprende acido acetico y una fase de catalizador menos volatil; (b) destilar la corriente de vapor de cabeza para producir un producto de acido acetico purificado y una corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion que comprende yoduro de metilo, agua, acido acetico, acetato de metilo y, como minimo, un PRC; (c) condensar la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion y separarla de manera bifasica para formar una fase liquida pesada condensada y una fase liquida ligera condensada; (d) destilar la fase liquida ligera condensada en una unica columna de destilacion para formar una segunda corriente de cabeza en fase vapor y un residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado, en el que la segunda corriente en fase vapor esta enriquecida en PRC con respecto a la fase liquida ligera condensada; y (e) condensar la segunda corriente en fase vapor y extraer la corriente condensada con agua para obtener una corriente acuosa de acetaldehido que comprende PRC y un refinado que comprende yoduro de metilo. En ciertas variaciones, el procedimiento puede realizarse con o sin una corriente lateral que comprende acetato de metilo tomada de la columna de destilacion de la etapa (d).
En otro aspecto, la presente invencion da a conocer un procedimiento para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato (PRC) formados en la carbonilacion de un reactivo carbonilable para producir un producto de carbonilacion que comprende acido acetico, que comprende las etapas de: (a) separar el producto de carbonilacion para proporcionar una corriente de vapor de cabeza que comprende acido acetico y una fase de catalizador menos volatil; (b) destilar la corriente de vapor de cabeza para producir un producto de acido acetico purificado y una corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion que comprende yoduro de metilo, agua, acido acetico, acetato de metilo y, como minimo, un PRC; (c) condensar la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion y separarla de manera bifasica para formar una fase liquida pesada condensada y una fase liquida ligera condensada; (d) destilar la fase liquida ligera condensada en una unica columna de destilacion para formar una segunda corriente en fase vapor de cabeza y un residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado, en el que la segunda corriente en fase vapor esta enriquecida en PRC con respecto a la fase liquida ligera condensada y en el que el residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado esta enriquecido en acetato de metilo con respecto a dicha segunda corriente en fase vapor de cabeza; y (e) condensar la segunda corriente en fase vapor y extraer la corriente condensada con agua para obtener una corriente acuosa de acetaldehido que comprende PRC y un refinado que comprende yoduro de metilo. En ciertas variaciones, el procedimiento puede realizarse con o sin una corriente lateral que comprende acetato de metilo tomada de la columna de destilacion de la etapa (d).
En un tercer aspecto, la presente invencion da a conocer un procedimiento para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato (PRC) formados en la carbonilacion de un reactivo carbonilable para producir un producto de carbonilacion que comprende acido acetico, que comprende las etapas de: (a) separar el producto de carbonilacion para proporcionar una corriente de vapor de cabeza que comprende acido acetico y una fase de catalizador menos volatil; (b) destilar la corriente de vapor de cabeza para producir un producto de acido acetico purificado y una corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion que comprende yoduro de metilo, agua, acido acetico, acetato de metilo y, como minimo, un PRC; (c) condensar la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion y separarla de manera bifasica para formar una fase liquida pesada condensada y una fase liquida ligera condensada; (d) destilar la fase liquida ligera condensada en una unica columna de destilacion para formar una segunda corriente en fase vapor de cabeza y un residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado, en el que la segunda corriente en fase vapor esta enriquecida en PRC con respecto a la fase liquida ligera
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condensada; (e) extraer una corriente lateral que comprende acetato de metilo de la columna de destilacion de la etapa (d), en el que el residuo en fase lfquida de punto de ebullicion mas elevado y la corriente lateral estan enriquecidos de manera acumulativa con acetato de metilo con respecto a dicha segunda corriente en fase vapor; y (f) condensar la segunda corriente en fase vapor y extraer la corriente condensada con agua para obtener una corriente acuosa de acetaldehfdo que comprende PRC y un refinado que comprende yoduro de metilo.
DESCRIPCION BREVE DE LOS DIBUJOS
La figura 1 ilustra varias realizaciones de la presente invencion.
Aunque la presente invencion es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, se han mostrado realizaciones especfficas a modo de ejemplo en los dibujos y se describiran en detalle en el presente documento. Debe entenderse, sin embargo, que la presente invencion no pretende limitarse a las formas particulares dadas a conocer. En cambio, la presente invencion pretende cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que queden dentro del alcance de la presente invencion, tal como se define por las reivindicaciones adjuntas.
DESCRIPCION DE REALIZACIONES ILUSTRATIVAS
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de acido acetico y, en particular, un procedimiento mejorado para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato formados mediante la carbonilacion de metanol en presencia de un catalizador de carbonilacion de metal del grupo VIII para producir acido acetico. De manera mas especffica, la presente invencion se refiere a un procedimiento mejorado para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato o sus precursores de corrientes intermedias durante la formacion de acido acetico mediante dichos procedimientos de carbonilacion.
En particular, la presente invencion se refiere a un procedimiento en el que una fase ligera condensada de cabezas de columna de fracciones ligeras se somete a una destilacion unica para obtener una fraccion de cabeza que se somete a una extraccion para reducir y/o eliminar selectivamente los PRC del procedimiento. Entre otras ventajas, la presente invencion es capaz de reducir y/o eliminar los PRC del procedimiento utilizando la combinacion de una unica columna de destilacion y extraccion, en comparacion con el procedimiento anterior que utilizaba mas de una columna de destilacion con (o sin) extraccion para reducir y/o eliminar los PRC de una fase ligera condensada de cabezas de columna de fracciones ligeras. Entre las ventajas adicionales se incluyen, una menor utilizacion de energfa y un equipo y costes asociados reducidos.
Las realizaciones ilustrativas de la presente invencion se describen a continuacion. A efectos de claridad, no todas las caracterfsticas de la implementacion real se describen en el presente documento. Naturalmente, se entendera que en el desarrollo de cualquiera de dichas realizaciones reales, deben tomarse numerosas decisiones especfficas de implementacion para lograr los objetivos especfficos de los desarrolladores, tales como el cumplimiento de las restricciones relacionadas con el sistema y la empresa, que variaran de una implementacion a otra. Ademas, se entendera que dicho esfuerzo de desarrollo podrfa ser complejo y consumir mucho tiempo, pero, no obstante, serfa una tarea de rutina para los tecnicos en la materia que puedan beneficiarse de la presente divulgacion.
El procedimiento de purificacion de la presente invencion es util en cualquier procedimiento utilizado para carbonilar metanol (u otro reactivo carbonilable, entre los que se incluyen acetato de metilo, formiato de metilo o dimetil eter, o mezclas de los mismos) a acido acetico en presencia de un catalizador de metal del grupo VIII, tal como rodio, y un promotor de catalizador que contiene halogeno. Un procedimiento particularmente util es la carbonilacion de metanol a acido acetico catalizada por rodio con un contenido bajo de agua, tal como se ejemplifica en la patente de Estados Unidos No. 5.001.259.
En general, el componente de rodio del sistema catalizador se cree que esta presente en forma de un compuesto de coordinacion de rodio con un componente halogeno que proporciona, como mmimo, uno de los ligandos de dicho compuesto de coordinacion. Ademas de la coordinacion de rodio y halogeno, tambien se cree que el monoxido de carbono se coordinara con rodio. El componente de rodio del sistema catalizador se puede proporcionar mediante la introduccion en la zona de reaccion de rodio en forma de rodio metalico, sales de rodio, tales como oxidos, acetatos, yoduros, carbonatos, hidroxidos, cloruros, etc., u otros compuestos que dan lugar a la formacion de un compuesto de coordinacion de rodio en el medio de reaccion.
El promotor de catalizador que contiene halogeno del sistema catalizador comprende un compuesto de halogeno que comprende un haluro organico. De este modo, se pueden utilizar haluros de alquilo, arilo y de alquilo o arilo sustituidos. De manera preferente, el promotor de catalizador que contiene halogeno esta presente en forma de un haluro de alquilo. De manera aun mas preferente, el promotor de catalizador que contiene halogeno esta presente en forma de un haluro de alquilo, en el que el radical alquilo corresponde al radical alquilo del alcohol de la alimentacion, que esta siendo carbonilado. De este modo, en la carbonilacion de metanol a acido acetico, el promotor de haluro incluira haluro de metilo y, de manera mas preferente, yoduro de metilo.
El medio de reaccion lfquido utilizado puede incluir cualquier disolvente compatible con el sistema catalizador y
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puede incluir alcoholes puros, o mezclas de la solucion de alimentacion de alcohol y/o el acido carboxilico deseado y/o esteres de estos dos compuestos. Un disolvente y medio de reaccion liquido preferente para el procedimiento de carbonilacion con un bajo contenido de agua contiene el producto de acido carboxilico deseado. De este modo, en la carbonilacion de metanol a acido acetico, un sistema de disolventes preferente contiene acido acetico.
El agua esta contenida en el medio de reaccion, pero, de manera deseable, a concentraciones muy por debajo de lo que hasta ahora se ha pensado como practico para conseguir velocidades de reaccion suficientes. Previamente, se ha dado a conocer, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos No. 3.769.329, que en reacciones de carbonilacion catalizadas por rodio del tipo descrito en la presente invencion, la adicion de agua ejerce un efecto beneficioso sobre la velocidad de reaccion. De este modo, las operaciones comerciales se realizan habitualmente a concentraciones de agua, como minimo, de, aproximadamente, el 14% en peso. Por consiguiente, ha sido bastante inesperado que se puedan conseguir velocidades de reaccion sustancialmente iguales y por encima de las velocidades de reaccion obtenidas con dichos niveles comparativamente elevados de concentracion de agua, con concentraciones de agua por debajo del 14% en peso y de hasta, aproximadamente, el 0,1% en peso.
Segun el procedimiento de carbonilacion mas util para fabricar acido acetico, segun la presente invencion, las velocidades de reaccion deseadas se obtienen incluso a bajas concentraciones de agua mediante el mantenimiento en el medio de reaccion de un ester del acido carboxilico deseado y un alcohol, de manera deseable, el alcohol utilizado en la carbonilacion, y un ion yoduro adicional, ademas del ion yoduro que esta presente como yoduro de hidrogeno. Un ester deseado es acetato de metilo. El ion yoduro adicional es, de manera deseable, una sal de yoduro, siendo preferente el yoduro de litio. Se ha descubierto, por ejemplo, la patente de Estados Unidos No. 5.001.259, que a concentraciones bajas de agua, el acetato de metilo y el yoduro de litio actuan como promotores de la velocidad solo cuando estan presentes concentraciones relativamente elevadas de cada uno de estos componentes y que el efecto de los promotores es mayor cuando ambos componentes estan presentes de manera simultanea. Se cree que la concentracion de ion yoduro mantenida en el medio de reaccion del sistema de reaccion de carbonilacion preferente es bastante elevada en comparacion con lo poco que la tecnica anterior describe con la utilizacion de sales de haluro en sistemas de reaccion de este tipo. La concentracion absoluta del contenido de ion yoduro no es una limitacion en la utilidad de la presente invencion.
La reaccion de carbonilacion de metanol a producto de acido acetico se puede llevar a cabo mediante el contacto de la alimentacion de metanol con monoxido de carbono gaseoso burbujeado a traves de un medio de reaccion disolvente de acido acetico que contiene el catalizador de rodio, el promotor de yoduro de metilo, acetato de metilo y una sal de yoduro soluble adicional, en condiciones de temperatura y presion adecuadas para formar el producto de carbonilacion. En general, se entendera que es la concentracion de ion yoduro en el sistema catalizador la que es importante y no el cation asociado con el yoduro, y que a una concentracion molar determinada de yoduro, la naturaleza del cation no es tan significativa como el efecto de la concentracion de yoduro. Cualquier sal de yoduro metalico, o cualquier sal de yoduro de cualquier cation organico, o cation cuaternario, tal como una amina cuaternaria o fosfina o cation inorganico, se puede mantener en el medio de reaccion, siempre que la sal sea suficientemente soluble en el medio de reaccion para proporcionar el nivel deseado de yoduro. Cuando el yoduro es una sal metalica, de manera preferente, es una sal de yoduro de un elemento del grupo que comprende los metales del grupo IA y el grupo IIA de la tabla periodica, tal como se establece en el “Manual de quimica y fisica” ("Handbook of Chemistry and Physics"), publicado por CRC Press, Cleveland, Ohio, 2002-03 (83s edicion). En particular, son utiles los yoduros de metales alcalinos, siendo particularmente adecuado el yoduro de litio. En el procedimiento de carbonilacion con un bajo contenido de agua mas util en la presente invencion, el ion yoduro adicional, ademas del ion yoduro presente como yoduro de hidrogeno, esta presente, en general, en la solucion de catalizador en cantidades tales que la concentracion total de ion yoduro es del 2% al 20% en peso y el acetato de metilo esta presente, en general, en cantidades, del 0,5% al 30% en peso, y el yoduro de metilo esta presente, en general, en cantidades del 5% al 20% en peso. El catalizador de rodio esta presente, en general, en cantidades de, aproximadamente, 200 a, aproximadamente, 2.000 partes por millon (ppm).
Las temperaturas de reaccion habituales para la carbonilacion seran de, aproximadamente, 150°C a, aproximadamente, 250°C, siendo un intervalo preferente el intervalo de temperaturas de, aproximadamente, 180°C a, aproximadamente, 220°C. La presion parcial del monoxido de carbono en el reactor puede variar ampliamente, pero es habitualmente de, aproximadamente, 202,65 kPa a, aproximadamente, 3.039,75 kPa (de, aproximadamente, 2 atmosferas a, aproximadamente, 30 atmosferas) y, de manera preferente, de, aproximadamente, 303,97 kPa a, aproximadamente, 1.013,25 kPa (de, aproximadamente, 3 atmosferas a, aproximadamente, 10 atmosferas). Debido a la presion parcial de los subproductos y la presion de vapor de los liquidos contenidos, la presion total del reactor variara de, aproximadamente, 1.519,88 kPa a, aproximadamente, 4.053 kPa (de, aproximadamente, 15 atmosferas a, aproximadamente, 40 atmosferas).
Un sistema de reaccion y recuperacion de acido acetico habitual que se utiliza para la carbonilacion de metanol a acido acetico catalizada por rodio promovido por yoduro, segun la presente invencion, se muestra en la figura 1 e incluye un reactor de carbonilacion en fase liquida, caldera de vaporizacion rapida (“flasher”) y una columna de fracciones ligeras (“columna de fracciones ligeras”) -14- de yoduro de metilo y acido acetico. En el procedimiento, el producto de carbonilacion obtenido en el reactor se suministra a la caldera de vaporizacion rapida, en la que se obtienen una corriente volatil (“vapor”) de cabeza que comprende acido acetico y una fase de catalizador menos
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volatil (solucion que contiene el catalizador). La corriente volatil de cabeza que comprende acido acetico se suministra mediante la corriente -26- a la columna de fracciones ligeras -14-, en la que la destilacion produce un producto de acido acetico purificado que se extrae a traves de la corriente lateral -17- y una corriente de destilado de cabeza -28- (en lo sucesivo "corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion"). El acido acetico extraido a traves de la corriente lateral -17- se puede someter a una purificacion adicional, tal como una columna de secado para la separacion selectiva de acido acetico del agua.
El reactor y la caldera de vaporizacion rapida no se muestran en la figura 1. Se consideran equipos estandar bien conocidos en la tecnica del procedimiento de carbonilacion. El reactor de carbonilacion es habitualmente del tipo de tanque agitado o de columna de burbujas, en el que el contenido liquido o en suspension reaccionante se mantiene automaticamente a un nivel constante. En este reactor, se introducen de manera continua metanol fresco, monoxido de carbono, agua suficiente segun sea necesaria para mantener, como minimo, una concentracion limitada de agua en el medio de reaccion. Tambien se introduce en el reactor una solucion de catalizador reciclada, tal como desde la base de la caldera de vaporizacion rapida, una fase reciclada de yoduro de metilo, una fase reciclada de acetato de metilo y una fase reciclada de acido acetico acuoso. Una fase reciclada puede contener uno o mas de los componentes anteriores.
Se utilizan sistemas de destilacion que proporcionan medios para recuperar el acido acetico crudo y reciclar la solucion de catalizador, el yoduro de metilo, el acetato de metilo y otros componentes del sistema dentro del procedimiento. En un procedimiento de carbonilacion habitual, se introduce de manera continua monoxido de carbono en el reactor de carbonilacion, de manera deseable, por debajo del agitador, que se utiliza para agitar el contenido. La alimentacion gaseosa se dispersa completamente a traves del liquido de reaccion mediante este medio de agitacion. De manera deseable, se ventila una corriente de purga gaseosa desde el reactor para evitar la acumulacion de subproductos gaseosos y para mantener una presion parcial fija de monoxido de carbono a una presion total del reactor determinada. La temperatura del reactor se controla y la alimentacion de monoxido de carbono se introduce a una velocidad suficiente para mantener la presion total del reactor deseada.
El producto liquido se extrae del reactor de carbonilacion a una velocidad suficiente para mantener un nivel constante en el mismo y se introduce en la caldera de vaporizacion rapida. En la caldera de vaporizacion rapida, se extrae una solucion que contiene catalizador (fase de catalizador) como una corriente base (predominantemente acido acetico que contiene el rodio y la sal de yoduro junto con cantidades menores de acetato de metilo, yoduro de metilo y agua), mientras que la corriente de vapor de cabeza que comprende acido acetico se extrae por las cabezas. La corriente de vapor de cabeza que comprende acido acetico tambien contiene yoduro de metilo, acetato de metilo y agua. Los gases disueltos que salen del reactor y entran en la caldera de vaporizacion rapida comprenden una parte del monoxido de carbono y tambien pueden contener subproductos gaseosos, tales como metano, hidrogeno y dioxido de carbono. Dichos gases disueltos salen de la caldera de vaporizacion rapida como parte de la corriente de cabeza. La corriente de cabeza se dirige a la columna de fracciones ligeras -14- como la corriente -26-.
En las patentes de Estados Unidos Nos. 6.143.930 y 6.339.171 se ha dado a conocer que, en general, hay una mayor concentracion de los PRC y, en particular, de contenido de acetaldehido en la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- que sale de la columna -14-, que en la corriente de residuo de alto punto de ebullicion que sale de la columna -14-. De este modo, segun la presente invencion, la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28-, que contiene los PRC, se somete a un procesamiento adicional para reducir y/o eliminar la cantidad de PRC presentes. Por lo tanto, la corriente de vapor de cabeza de punto de ebullicion bajo -28- se condensa y se dirige a un decantador receptor de cabeza -16-. Ademas de los PRC, la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- contendra habitualmente yoduro de metilo, acetato de metilo, acido acetico y agua. Las condiciones se mantienen de manera deseable en el procedimiento, de manera que la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28-, una vez en el decantador -16-, se separara en una fase ligera y una fase pesada. En general, la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- se enfria hasta una temperatura suficiente para condensar y separar el yoduro de metilo, acetato de metilo, acetaldehido y otros componentes de carbonilo condensables, y agua en dos fases. Una parte de la corriente -28- puede incluir gases no condensables, tales como dioxido de carbono e hidrogeno, que se pueden ventilar, tal como se muestra en la corriente -29- en la figura. 1.
La fase ligera condensada en el decantador -16- comprendera, en general, agua, acido acetico y PRC, asi como cantidades de yoduro de metilo y acetato de metilo. La fase pesada condensada en el decantador -16- comprendera, en general, yoduro de metilo, acetato de metilo y PRC.
La presente invencion se puede considerar, de manera amplia, como un procedimiento mejorado para destilar PRC, principalmente aldehidos, tales como acetaldehido, de una corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion, en particular la fase ligera condensada de una corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- de una columna de destilacion de fracciones ligeras -14-. Segun la presente invencion, una fase ligera condensada de una corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- de una columna de destilacion de fracciones ligeras -14- se destila una vez y, a continuacion, se somete a una extraccion de una etapa o de multiples etapas para reducir y/o eliminar los PRC.
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Este procedimiento, tal como el de las realizaciones descritas en la figura 1, es distinto de los procedimientos anteriores, tal como el dado a conocer en la patente de Estados Unidos No. 6.339.171, entre los que se incluyen el ilustrado en la figura 1 de la patente de Estados Unidos No. 6.339.171.
Segun la presente invencion, descrita en la figura 1, la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- contiene yoduro de metilo, acetato de metilo, PRC, tal como acetaldehido, y, de manera opcional, otros componentes de carbonilo. La corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- tambien contiene agua y cierta cantidad de acido acetico.
A continuacion, la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- se condensa y se separa (en el recipiente -16-) para formar una fase liquida pesada condensada que contiene la mayor proporcion de yoduro de metilo, pero que tambien contiene los PRC, y una fase liquida ligera condensada (tomada como corriente -30-), que contiene, en particular, PRC, agua, y acido acetico, pero que contiene tambien, en general, una cierta cantidad de yoduro de metilo y acetato de metilo.
Aunque cualquier fase de las cabezas de fracciones ligeras, es decir, la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28-, se puede procesar posteriormente para eliminar los PRC y, principalmente, el componente acetaldehido de la corriente, en la presente invencion, los PRC se eliminan de la fase liquida ligera condensada -30-.
De este modo, la fase liquida pesada condensada en el decantador -16- se puede recircular convenientemente, ya sea directa o indirectamente, al reactor (no mostrado en la figura 1). Por ejemplo, una parte de esta fase liquida pesada condensada se puede recircular al reactor, con una corriente de desviacion, dirigiendose, en general, una pequena cantidad, por ejemplo, el 25% en volumen, de manera preferente, menos de, aproximadamente, el 20% en volumen, de la fase liquida pesada a un procedimiento de tratamiento de carbonilo. Esta corriente de desviacion de la fase liquida pesada se puede tratar de manera individual o se puede combinar con la fase liquida ligera condensada -30- para la posterior destilacion y extraccion de las impurezas de carbonilo segun la presente invencion.
Segun la presente invencion, la fase liquida ligera condensada -30- se dirige a la columna de destilacion -18-, que sirve para formar una segunda fase vapor -36- enriquecida en PRC, en particular acetaldehido, pero conteniendo tambien yoduro de metilo debido a los puntos de ebullicion similares del yoduro de metilo y el acetaldehido. La segunda fase vapor -36- se condensa y, a continuacion, se extrae con agua para reducir y/o eliminar los PRC, en particular acetaldehido. En una realizacion preferente, se suministra una parte de la corriente condensada -36- como reflujo a la columna de destilacion -18-. Esto se puede lograr, tal como se muestra en la figura 1, mediante el suministro de la corriente condensada -36- a un receptor de cabeza -20-, del que una parte de la corriente condensada -36- se puede suministrar a la etapa de extraccion (indicada, en general, como -70-) mediante la corriente -40- y otra parte de la corriente condensada -36- se puede suministrar como reflujo a la columna de destilacion -18- mediante la corriente -42-.
El acetaldehido se extrae con agua para obtener una corriente acuosa de acetaldehido -72-, que, en general, se tratara como un residuo. El refinado de la extraccion, que contiene, en particular, yoduro de metilo, se devuelve, de manera deseable, al procedimiento de carbonilacion mediante la corriente -74-. En varias realizaciones, a la corriente acuosa de acetaldehido -72- se le puede extraer el aldehido para el tratamiento como residuo recirculando agua para su utilizacion en el procedimiento, tal como para el agua utilizada en la extraccion -70-.
En la presente invencion, una preocupacion principal se encuentra en la etapa de extraccion que separa el acetaldehido del yoduro de metilo. La eficacia de esta separacion se ve afectada principalmente por la solubilidad relativa del acetaldehido y el yoduro de metilo en agua. Mientras que el acetaldehido es miscible en agua, el yoduro de metilo no lo es. Sin embargo, la solubilidad del yoduro de metilo en agua aumenta, con una perdida simultanea de yoduro de metilo en el sistema del procedimiento, con niveles crecientes de acetato de metilo y/o metanol. A niveles suficientemente elevados de acetato de metilo y/o metanol, puede no tener lugar la separacion de fases del yoduro de metilo en la extraccion con agua. De manera similar, la separacion de fases del yoduro de metilo en la extraccion con agua puede no tener lugar si las concentraciones de acido acetico son suficientemente elevadas. De este modo, es deseable que el destilado que se condensa y se suministra para la extraccion contenga metanol y acetato de metilo a una concentracion combinada de menos del 10% en peso, de manera mas deseable, menos del 5% en peso, de manera aun mas deseable, menos del 2% en peso y de manera aun mas deseable, menos del 1,5% en peso. Es deseable que el destilado que se condensa y se suministra para la extraccion contenga menos del 3% en peso de acido acetico, de manera mas deseable, menos del 1% en peso y, de manera aun mas deseable, menos del 0,5% en peso. De manera particular, son deseables concentraciones de acido acetico que se aproximen al cero % en peso.
De este modo, en el procedimiento de la presente invencion, se realiza una unica destilacion en la columna de destilacion -18- en condiciones disenadas para controlar, en particular minimizar, las cantidades de acetato de metilo y acido acetico en la segunda corriente en fase vapor -36-. De manera deseable, la minimizacion de las cantidades de acetato de metilo y acido acetico en la segunda corriente en fase vapor -36- se consigue mientras se mantienen
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de manera simultanea niveles mas elevados de acetaldehido en la segunda corriente en fase vapor -36- que en el residuo de la columna de destilacion -18-. Es deseable que el residuo de la columna de destilacion -18- contenga menos del 0,3% en peso de acetaldehido, de manera mas deseable, menos del 0,2% en peso y, de manera aun mas deseable, menos del 0,1% en peso. De manera particular, son deseables concentraciones de acetaldehido que se aproximen al cero % en peso.
En los procedimientos de la tecnica anterior, tal como el ilustrado en la figura 1 de la patente de Estados Unidos No. 6.339.171, se llevan a cabo dos etapas de destilacion a efectos de obtener un destilado de vapor final que contiene cantidades suficientemente bajas de acetato de metilo, metanol y acido acetico, de manera que el destilado se puede someter a extraccion con agua para separar selectivamente el acetaldehido del yoduro de metilo. En dichos procedimientos de la tecnica anterior, el agua y el acido acetico se separan, de manera preferente, como un residuo en la primera columna con acetato de metilo en el destilado. Posteriormente, el acetato de metilo se separa, de manera preferente, como un residuo en la segunda columna. La tecnica anterior no divulgo que el acetato de metilo, el acido acetico y el agua se podian extraer de manera eficaz como residuo utilizando una unica columna de destilacion sin tener una concentracion indeseable de acetaldehido en el residuo. De manera similar, la tecnica anterior no divulgo que el acetaldehido se podia concentrar de manera eficaz en el destilado de una unica columna sin obtener una concentracion indeseable de acetato de metilo en el destilado. Como resultado de sus esfuerzos, los inventores de la presente invencion han descubierto que dichas separaciones se pueden lograr utilizando una unica etapa de destilacion, dando lugar a una eficacia mejorada del procedimiento.
De este modo, segun una realizacion de la presente invencion, ilustrada en la figura 1, la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- se condensa en el decantador receptor de cabeza -16-, en el que se separa de manera bifasica para formar una fase liquida pesada condensada y una fase liquida ligera condensada -30-. La fase liquida ligera condensada -30- se suministra a la columna de destilacion -18- a traves de la corriente -30-/-32-. En esta y otras realizaciones de la presente invencion, una parte de la corriente -30- se puede dirigir de nuevo a la columna de fracciones ligeras -14- como corriente de reflujo -34-.
En la columna de destilacion -18-, se forman una segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza y una corriente de residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado -38-. La segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza esta enriquecida en PRC, en particular acetaldehido, con respecto a la fase liquida ligera condensada -30-. La segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza es deficiente en acetato de metilo, metanol y/o acido acetico (de manera deseable, en los tres) con respecto a dicha fase liquida ligera condensada -30-. La corriente de residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado -38- esta enriquecida en acetato de metilo, metanol y/o acido acetico (de manera deseable, los tres) con respecto a dicha segunda corriente en fase vapor -36-. De manera deseable, la segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza esta enriquecida en PRC, en particular acetaldehido, con respecto a la corriente de residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado -38-. La corriente de residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado -38- se puede retener en el procedimiento y, de manera preferente, se retiene en el procedimiento.
Un experto en la materia que pueda beneficiarse de esta descripcion puede disenar y hacer funcionar una columna de destilacion para lograr los resultados deseados de la presente invencion. Dichos esfuerzos, aunque posiblemente lleven mucho tiempo y sean complejos, sin embargo, serian rutinarios para un experto en la materia que pueda beneficiarse de esta descripcion. Por consiguiente, la practica de la presente invencion no se limita necesariamente a una caracteristica especifica de una columna de destilacion particular o a las caracteristicas de funcionamiento de la misma, tales como el numero total de etapas, el punto de alimentacion, la proporcion de reflujo, la temperatura de alimentacion, la temperatura de reflujo y el perfil de temperaturas de la columna.
Ademas, segun esta primera realizacion de la presente invencion, la segunda corriente en fase vapor -36- se extrae con agua (se indica, en general, mediante -70-) para eliminar y/o reducir los PRC, en particular acetaldehido. El acetaldehido es extraido por el agua para obtener una corriente acuosa de acetaldehido -72-, que es rica en PRC y, en particular, es rica en acetaldehido. La corriente acuosa de acetaldehido -72- se tratara, en general, como un residuo, aunque, en algunas realizaciones, el acetaldehido se puede separar recirculando agua al procedimiento. El refinado, que, en particular, contiene yoduro de metilo, de manera deseable, vuelve al procedimiento de carbonilacion mediante la corriente -74-. La eficacia de la extraccion dependera de aspectos, tales como el numero de etapas de extraccion y la proporcion de agua con respecto a la alimentacion.
La extraccion con agua -70-, segun esta primera realizacion u otras realizaciones de la presente invencion, puede ser una extraccion de una unica etapa o de multiples etapas y, en la practica de la presente invencion, se puede utilizar cualquier equipo utilizado para llevar a cabo dichas extracciones. Es preferente la extraccion con multiples etapas. Por ejemplo, la extraccion -70- se puede realizar mediante la combinacion de la corriente -40- con agua y el suministro de la combinacion, de manera sucesiva, a un mezclador y, a continuacion, a un separador. Para obtener una extraccion con multiples etapas se puede trabajar en serie con una multiplicidad de dichas combinaciones de mezclador y separador. De manera opcional, y de forma deseable, la extraccion con multiples etapas se lleva a cabo en un unico recipiente que tiene una serie de bandejas. El recipiente puede estar equipado con una paleta o paletas u otros mecanismos para la agitacion para aumentar la eficacia de la extraccion. En dicho recipiente para la extraccion con multiples etapas, la corriente -40- se suministra, de manera deseable, cerca de un extremo del
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recipiente, suministrando agua cerca del otro extremo del recipiente o en otro punto para obtener un flujo a contracorriente.
La solubilidad mutua entre las dos fases en la extraccion puede aumentar con la temperatura. Por consiguiente, es deseable que la extraccion se lleve a cabo a una combinacion de temperatura y presion, de manera que el contenido del extractor se pueda mantener en estado liquido. Ademas, es deseable minimizar las temperaturas a las que se expone la corriente -40- para minimizar la probabilidad de reacciones de polimerizacion y condensacion que implican acetaldehido. El agua utilizada en la extraccion -70- es, de manera deseable, de una corriente interna para mantener el equilibrio de agua dentro del sistema de reaccion. Se puede introducir dimetil eter (DME) en la extraccion para mejorar la separacion del yoduro de metilo en la extraccion, es decir, para reducir la perdida de yoduro de metilo en la corriente acuosa de acetaldehido -72-. El DME se puede introducir en el procedimiento o formarse in situ.
Segun una segunda realizacion de la presente invencion, tambien ilustrada en la figura 1, la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion -28- se condensa en un decantador -16-, en el que se separa de manera bifasica para formar una fase liquida pesada condensada y una fase liquida ligera condensada -30-. La fase liquida ligera condensada -30- se suministra a la columna de destilacion -18- a traves de la corriente -30-/-32-. De nuevo, en esta y otras realizaciones de la presente invencion, una parte de la corriente -30- se puede dirigir de nuevo a la columna de fracciones ligeras -14- como corriente de reflujo -34-. En la columna de destilacion -18-, se forman una segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza y una corriente de residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado -38-. Tambien se toma una corriente lateral -80- que comprende acetato de metilo.
La corriente lateral -80- permite que la columna de destilacion -18- funcione en condiciones deseables para la obtencion de una mayor concentracion de acetaldehido en la segunda corriente en fase vapor -36-, a la vez que se proporciona un mecanismo para eliminar el acetato de metilo que, de otro modo, podria acumularse en el centro de la columna de destilacion -18- o podria ser arrastrado en la segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza. La corriente lateral -80-, que comprende acetato de metilo, de manera preferente, se mantiene en el procedimiento.
En esta segunda realizacion, la segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza esta enriquecida en PRC, en particular acetaldehido, con respecto a la fase liquida ligera condensada -30-. La segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza es deficiente en acetato de metilo, metanol y/o acido acetico (de manera deseable, en los tres) con respecto a la fase liquida ligera condensada -30-. La segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza es deficiente en acetato de metilo, metanol y/o acido acetico (de manera deseable, en los tres) con respecto a dicha corriente lateral -80- y, de manera deseable, tambien con respecto a la corriente de residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado -38-. De manera deseable, la segunda corriente en fase vapor -36- de cabeza esta enriquecida en PRC, en particular acetaldehido, con respecto a la corriente lateral -80- y a la corriente de residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado -38-.
Ademas, segun esta segunda realizacion de la presente invencion, la segunda corriente en fase vapor -36- se extrae con agua (se indica, en general, mediante -70-) para eliminar los PRC residuales, en particular, acetaldehido. La extraccion, segun esta segunda realizacion, se lleva a cabo segun los procedimientos de extraccion descritos para la primera realizacion. Funcionando segun la primera realizacion, sin una corriente lateral, se ha descubierto que el procedimiento consigue los siguientes resultados con respecto a la capacidad de separacion de la columna de destilacion -18-:
- Componente
- % en peso en la corriente -30-/-32- % en peso en la corriente -36- % en peso en la corriente -38-
- Yoduro de metilo
- 1,5 74,5 < 0,1
- Acetato de metilo
- 6,0 1,4 6,1
- Metanol
- 4,0 0,2 4,1
- Acido acetico
- 15 < 0,1 15,3
- Agua
- 73 1,6 74,5
- Acetaldehido
- 0,5 22,2 0,1
Funcionando segun la segunda realizacion con una corriente lateral, se espera que se puedan conseguir los siguientes resultados con respecto a la capacidad de separacion de la columna de destilacion -18-:
- Componente
- % en peso en la corriente -30-/-32- % en peso en la corriente -36- % en peso en la corriente -38- % en peso en la corriente -80-
- Yoduro de metilo
- 1,5 46,8 < 0,1 28,7
- Acetato de metilo
- 4,0 0,4 1,7 60,4
- Metanol
- 1,0 < 0,1 1,0 0,5
- Acido acetico
- 15 < 0,1 15,7 0,5
- Agua
- 78 0,8 81,6 7,4
- Acetaldehido
- 0,5 52 < 0,1 2,5
Se ha descubierto que este procedimiento de la presente invencion reduce y/o elimina los PRC y sus precursores, las impurezas de yoduro de alquilo con multiples carbonos y el acido propionico y acidos carboxilicos superiores, del procedimiento de carbonilacion. Tambien se ha mostrado que el acetaldehido y sus derivados se reducen y/o eliminan en cantidades suficientes, de manera que es posible mantener la concentracion de acido propionico en el 5 producto de acido acetico por debajo de, aproximadamente, 500 partes por millon en peso, de manera preferente, por debajo de, aproximadamente, 300 partes por millon y, de la manera mas preferente, por debajo de 250 partes por millon.
En variaciones de las realizaciones de la presente invencion, es importante inhibir la formacion de diversos 10 polimeros relacionados con aldehido y productos de condensacion en la columna de destilacion -18-. El acetaldehido se polimeriza para formar metaldehido y paraldehido. Estos polimeros son, en general, de bajo peso molecular, menos de, aproximadamente, 200. Tambien se pueden formar polimeros de acetaldehido de peso molecular mas elevado. Se cree que estos polimeros de peso molecular mas elevado (peso molecular superior a, aproximadamente, 1.000) se forman durante el procesamiento de la fase ligera y son viscosos y tixotropicos. El 15 acetaldehido tambien puede experimentar reacciones de condensacion aldolica indeseables.
La formacion de estas impurezas, es decir, metaldehido y paraldehido, y polimeros de acetaldehido de peso molecular mas elevado, se puede suprimir mediante la introduccion en la columna de destilacion -18- de una corriente de arrastre que contiene, como minimo, agua y/o acido acetico.
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Claims (16)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la reduccion y/o eliminacion de compuestos reductores de permanganato (PRC) formados en la carbonilacion de un reactivo carbonilable para producir un producto de carbonilacion que comprende acido acetico, que comprende las etapas de:(a) separar el producto de carbonilacion para proporcionar una corriente de vapor de cabeza que comprende acido acetico y una fase de catalizador menos volatil;(b) destilar la corriente de vapor de cabeza para producir un producto de acido acetico purificado y una corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion que comprende yoduro de metilo, agua, acido acetico, acetato de metilo y, como minimo, un PRC;(c) condensar la corriente de vapor de cabeza de bajo punto de ebullicion y separarla de manera bifasica para formar una fase liquida pesada condensada y una fase liquida ligera condensada;(d) destilar la fase liquida ligera condensada en una unica columna de destilacion para formar una segunda corriente en fase vapor de cabeza y un residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado, en el que la segunda corriente en fase vapor esta enriquecida en PRC con respecto a la fase liquida ligera condensada; y(e) condensar la segunda corriente en fase vapor y extraer la corriente condensada con agua para obtener una corriente acuosa de acetaldehido que comprende PRC y un refinado que comprende yoduro de metilo.
- 2. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, en el que la concentracion total de acetato de metilo y metanol en la segunda corriente de vapor es inferior al 5% en peso.
- 3. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, en el que la concentracion de acetaldehido en el residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado es inferior al 0,3% en peso.
- 4. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, en el que la segunda corriente en fase vapor se extrae en presencia de dimetil eter.
- 5. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, en el que la etapa (d) se lleva a cabo sin extraer una corriente lateral que comprende acetato de metilo de la columna de destilacion y en el que el residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado esta enriquecido en acetato de metilo con respecto a dicha segunda corriente en fase vapor.
- 6. Procedimiento, segun la reivindicacion 5, en el que la concentracion total de acetato de metilo y metanol en la segunda corriente de vapor es inferior al 5% en peso.
- 7. Procedimiento, segun la reivindicacion 5, en el que la concentracion de acetaldehido en el residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado es inferior al 0,3% en peso.
- 8. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, extraer una corriente lateral que comprende acetato de metilo de la columna de destilacion de la etapa (d), en el que el residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado y la corriente lateral estan enriquecidos de manera acumulativa con acetato de metilo con respecto a dicha segunda corriente en fase vapor.
- 9. Procedimiento, segun la reivindicacion 8, en el que la concentracion total de acetato de metilo y metanol en la segunda corriente de vapor es inferior al 5% en peso.
- 10. Procedimiento, segun la reivindicacion 8, en el que la concentracion de acetaldehido en el residuo en fase liquida de punto de ebullicion mas elevado es inferior al 0,3% en peso.
- 11. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, introducir una corriente de arrastre que comprende agua, acido acetico o ambos en la unica columna de destilacion de la etapa (d).
- 12. Procedimiento, segun la reivindicacion 4, en el que el dimetil eter se introduce en el procedimiento, de manera que la segunda corriente en fase vapor se extrae en presencia de dimetil eter.
- 13. Procedimiento, segun la reivindicacion 4, en el que el dimetil eter se forma in-situ en el procedimiento, de manera que la segunda corriente en fase vapor se extrae en presencia de dimetil eter.
- 14. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, devolver una parte del refinado al procedimiento de carbonilacion.
- 15. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, destilar una parte de la fase liquida pesada en la unica columna de destilacion de la etapa (d).
- 16. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, en el que la extraccion de la etapa (e) se lleva a cabo a una temperatura y una presion, de manera que el contenido del extractor se mantiene en estado liquido.
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