ES2757562T3 - Proceso para producir ácido acético - Google Patents

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Hiroyuki Miura
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Abstract

Un proceso para separar o eliminar un compuesto reductor de permanganato (CRP) de una composición mixta, como un primer producto de cabeza de una primera etapa de destilación, que contiene al menos CRP y yoduro de metilo, comprendiendo el proceso destilar la composición mixta en una segunda etapa de destilación para formar una segunda corriente de cabeza, una corriente de corte lateral y una corriente inferior, donde el CRP incluye al menos acetaldehído, y el proceso comprende además las etapas de: añadir un extractor que extrae un CRP preferentemente a yoduro de metilo a una zona de concentración de un CRP y yoduro de metilo en una columna de destilación de la segunda etapa de destilación, y retirar una mezcla de extracción que cae de la zona de concentración como la corriente de corte lateral.

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso para producir ácido acético
Campo técnico
La presente invención se refiere a procesos útiles para separar entre sí compuestos reductores de permanganato (CRP) que incluyen al menos acetaldehído y yoduro de metilo para eliminar los CRP, y también se refiere a procesos para producir ácido acético mediante carbonilación de metanol con la utilización de los procesos de separación anteriores.
Técnica antecedente
El ácido acético se produce industrialmente carbonilando metanol en presencia de agua, un catalizador de rodio, un yoduro metálico y yoduro de metilo. Para la reacción de carbonilación de metanol, la mezcla de reacción contiene pequeñas cantidades de subproductos (impurezas), por ejemplo, un compuesto de carbonilo (por ejemplo, acetaldehído, butiraldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído y un producto de condensación de aldol del mismo), un yoduro orgánico (por ejemplo, un yoduro de alquilo C2-12 tal como yoduro de etilo, yoduro de butilo o yoduro de hexilo) y otros. Estas impurezas dan como resultado una baja calidad del producto de ácido acético. Por ejemplo, un ensayo de compuesto reductor de permanganato (tiempo de permanganato) detecta cantidades extremadamente pequeñas de impurezas (compuestos reductores de permanganato; CRP) incluso si las cantidades extremadamente pequeñas son difíciles de determinar cuantitativamente mediante el análisis instrumental avanzado actual. Desafortunadamente, el acetaldehído y el yoduro de metilo tienen puntos de ebullición cercanos entre sí y, por lo tanto, es difícil separar el acetaldehído y el yoduro de metilo entre sí de manera eficiente mediante un medio de destilación ordinario solo. Además, también se ha informado sobre la separación de las impurezas mediante la combinación de destilación con extracción con agua. De acuerdo con este proceso, para la coexistencia de acetato de metilo con CRP y yoduro de metilo, el acetato de metilo se disuelve y se distribuye a una fase acuosa en la extracción con agua y, por lo tanto, el yoduro de metilo también se puede extraer indeseablemente en la fase acuosa. Esto da como resultado una pérdida de yoduro de metilo.
La Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública con N.° de Publicación 8-67650 (JP-8-67650A, El Documento de Patente 1) divulga un proceso para eliminar el acetaldehído, que comprende las etapas de: separar una mezcla de reacción de carbonilación de metanol en una fase volátil que contiene ácido acético, acetato de metilo y yoduro de metilo y una fase menos volátil que contiene un catalizador de rodio; destilar la fase volátil para formar una mezcla de producto que contiene ácido acético y un producto de cabeza que contiene acetato de metilo y yoduro de metilo; separar el producto de cabeza en una fase inferior (una fase de yoduro de metilo) y una fase superior (una fase acuosa que contiene acetaldehído); destilar la fase inferior y/o la fase superior en una columna de destilación (una columna de eliminación de acetaldehído) para formar un concentrado de acetaldehído desde la parte superior de la columna; y sometiendo el concentrado de acetaldehído a una extracción con agua.
Sin embargo, en la destilación de la fase superior (fase acuosa) que contiene acetaldehído, es necesario proporcionar una gran cantidad de energía para la destilación y separación del acetaldehído debido a la destilación de agua que tiene un gran calor latente para la evaporación, o es necesario reducir la cantidad de energía requerida para la destilación aumentando el número de etapas de destilación (o platos). Mientras tanto, en la destilación de la fase inferior (fase de yoduro de metilo), es necesario aumentar la cantidad de reflujo o aumentar el número de etapas de destilación, debido a una pequeña diferencia en el punto de ebullición entre el yoduro de metilo y el acetaldehído. Además, la destilación de una mezcla o líquido homogéneo de la fase superior y la fase inferior también implica un aumento en la cantidad de vapor (la cantidad de energía térmica) en la columna de destilación y/o un aumento en el número de etapas de destilación. Esto da como resultado una producción económicamente baja de ácido acético.
Asimismo, el proceso descrito en el Documento de Patente 1 no logra aumentar la eficiencia de eliminación de acetaldehído en la columna de destilación, porque el acetaldehído no se concentra en el producto de cabeza de manera efectiva.
El documento WO 2014/031407 (Documento de Patente 2) divulga un proceso para producir ácido acético, comprendiendo el proceso las etapas de: separar una composición en bruto de ácido acético en una columna de extremos ligeros (una columna divisora) en una corriente de cabeza que comprende yoduro de metilo, agua, acetato de metilo y compuestos reductores de permanganato (CRP), y una corriente de producto de ácido acético; separar una parte de la corriente de cabeza en una primera columna de destilación para formar una corriente enriquecida en al menos un CRP, donde la corriente enriquecida comprende además al menos algo del yoduro de metilo; y destilación extractiva de la corriente enriquecida con un agente extractor (por ejemplo, agua) en una segunda columna de destilación para formar un destilado que comprende yoduro de metilo y un residuo que comprende al menos un CRP y opcionalmente menos del 1 % en peso de yoduro de metilo. Este documento también divulga una relación de flujo másico de la corriente enriquecida con respecto al agente extractor de al menos 0,01:1.
Desafortunadamente, de acuerdo con este proceso, para destilación y separación en la primera columna de destilación, como el proceso descrito en el Documento de Patente 1, es necesario proporcionar una gran cantidad de energía o es necesario aumentar el número de etapas de destilación. Además, La destilación extractiva de los CRP en la segunda columna de destilación necesita una gran cantidad de un agente extractor y una gran cantidad de etapas de destilación y, por lo tanto, requiere una gran cantidad de energía de separación. Adicionalmente, el acetato de metilo o el ácido acético que coexisten con los CRP en la segunda etapa de destilación extractiva se disuelven en una fase acuosa en la destilación extractiva con agua y, por lo tanto, el yoduro de metilo puede extraerse indeseablemente en la fase acuosa. Esto da como resultado una pérdida de yoduro de metilo.
Listado de citas
BIBLIOGRAFÍA DE PATENTES
Documento de Patente 1: JP-8-67650A (Reivindicaciones, [0007], [0018], y Ejemplos)
Documento de Patente 2: WO 2014/031407 (Reivindicaciones)
El documento WO 01/46109 A1 divulga un proceso para la eliminación de acetona de una mezcla que incluye acetato de metilo, yoduro de metilo y acetona, comprendiendo dicho proceso las etapas de (1) introducir una mezcla que comprende acetona, acetato de metilo y yoduro de metilo en una primera zona de destilación; (2) retirar de dicha primera zona de destilación una corriente lateral que contiene acetona, acetato de metilo y yoduro de metilo; (3) introducir dicha primera corriente lateral de destilación en una segunda zona de destilación; (4) introducir agua en dicha segunda zona de destilación sustancialmente en el mismo punto que, o en uno o más puntos por encima de, la ubicación donde dicha primera corriente lateral de destilación se introduce en la segunda zona de destilación; y (5) eliminar de dicha segunda columna de destilación (a) una corriente de cabeza de vapor que comprende acetato de metilo y esencialmente todo el yoduro de metilo alimentado a la columna de destilación; y (b) en uno o más puntos debajo de la ubicación donde dicha primera corriente lateral de destilación se introduce en la segunda zona de destilación, un producto de flujo inferior o de fondo que comprende acetona, acetato de metilo y agua.
El documento EP 2628720 A1 divulga un proceso para producir ácido acético, comprendiendo dicho proceso (1) una etapa de reacción para permitir continuamente que el metanol reaccione con monóxido de carbono en presencia de un sistema catalítico en un reactor de carbonilación; (2) una etapa de evaporación instantánea para alimentar continuamente un evaporador instantáneo con una mezcla de reacción desde el reactor y separar un componente de punto de ebullición inferior que contiene ácido acético y yoduro de metilo y un componente de punto de ebullición superior; (3) una etapa de recogida de ácido acético (primera etapa de destilación) para alimentar continuamente una columna de destilación con el componente de punto de ebullición inferior, y separar un componente de punto de ebullición inferior que contiene yoduro de metilo y subproducto de acetaldehído y una corriente que contiene ácido acético para recoger acético ácido; (4) una etapa de condensación para condensar y contener temporalmente el componente del punto de ebullición inferior en un decantador y descargar el componente del punto de ebullición inferior del decantador; y (5) una separación (segunda etapa de destilación) y una etapa de reciclaje para separar el componente del punto de ebullición inferior descargado del decantador en acetaldehído y un residuo líquido y reciclar el residuo líquido en una etapa desde la etapa de reacción a la etapa de separación de acetaldehído.
Sumario de la invención
Problema técnico
Es un objeto de la presente invención proporcionar un proceso para separar eficientemente los CRP y el yoduro de metilo entre sí, y un proceso para producir ácido acético.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para separar de manera efectiva los CRP, que da como resultado una baja calidad de ácido acético, y el yoduro de metilo entre sí mediante un aparato compacto (o simple) con baja energía, y un proceso para producir ácido acético.
Es otro objeto más de la presente invención proporcionar un proceso para separar eficientemente los CRP y el yoduro de metilo entre sí con un pequeño número de etapas de destilación, y un proceso para producir ácido acético.
Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un proceso para separar eficientemente los CRP y el yoduro de metilo entre sí mediante la destilación extractiva de los CRP en la coexistencia de acetato de metilo y/o ácido acético, y un proceso para producir ácido acético.
Solución del problema
Los inventores de la presente invención realizaron estudios intensivos para lograr los objetos anteriores y finalmente encontraron que (i) la destilación de una composición mixta (o una mezcla) que contiene yoduro de metilo y una baja concentración de acetaldehído forma una zona de concentración (una zona de alta concentración o una zona condensada o una zona enriquecida) de yoduro de metilo y acetaldehído en una columna de destilación; (ii) la destilación extractiva con agua en la que se añade agua (que puede extraer preferentemente acetaldehído) a la zona de concentración desde la parte superior de la columna de destilación hace que el punto de ebullición del extracto sea más alto que el punto de ebullición del acetaldehído para aumentar fácilmente la concentración de acetaldehído en el extracto, y separa eficientemente yoduro de metilo y acetaldehído entre sí para transferir acetaldehído desde la fase de yoduro de metilo a la fase acuosa sin concentrar acetaldehído en la fase de yoduro de metilo (la destilación extractiva permite la formación de un extracto que contiene una alta concentración de acetaldehído ); y (iii) retirar una fracción licuada (o una mezcla de extracción) que cae de la zona de concentración no como una corriente de fondo sino como una corriente de corte lateral reduce la cantidad de energía requerida para la destilación y también reduce el número de etapas de destilación, y estos hallazgos establecen un proceso que permite la eliminación económicamente ventajosa de acetaldehído. La presente invención se realizó en base a los hallazgos anteriores. La presente invención proporciona un proceso para separar o eliminar un compuesto reductor de permanganato (CRP) de una composición mixta, como un primer producto de cabeza de una primera etapa de destilación, que contiene al menos CRP y yoduro de metilo, comprendiendo el proceso destilar la composición mixta en una segunda etapa de destilación para formar una segunda corriente de cabeza, una corriente de corte lateral y una corriente inferior, donde el CRP incluye al menos acetaldehído, y el proceso comprende además las etapas de añadir un extractor extrayendo un CRP preferentemente a yoduro de metilo a una zona de concentración de un CRP y yoduro de metilo en una columna de destilación de la segunda etapa de destilación, y retirar una mezcla de extracción que cae de la zona de concentración como la corriente de corte lateral.
La invención proporciona además un proceso para producir ácido acético, que comprende las etapas de destilar una composición mixta que contiene al menos un compuesto reductor de permanganato (CRP), yoduro de metilo, acetato de metilo y ácido acético en una primera etapa de destilación para separar la composición mixta en una primera corriente de cabeza y una corriente de ácido acético, el primer producto de cabeza contiene al menos un CRP y yoduro de metilo, y la corriente de ácido acético que contiene producto de ácido acético, y someter al menos una parte del primer producto de cabeza a una segunda etapa de destilación, donde el CRP incluye al menos acetaldehído, y el proceso comprende además las etapas de añadir un extractor extrayendo un CRP preferentemente a yoduro de metilo a una zona de concentración de un CRP y yoduro de metilo en una columna de destilación de la segunda etapa de destilación, y retirar una mezcla de extracción que cae de la zona de concentración como la corriente de corte lateral.
Las realizaciones preferidas de la presente invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.
En lo sucesivo en el presente documento, la presente invención se explicará con respecto a los números de referencia en los dibujos. Los números de referencia solo se usan para ayudar a comprender la presente invención y no están destinados a limitarse a unidades específicas o corrientes de proceso indicadas por los números de referencia. Por ejemplo, aunque la Fig. 1 muestra un proceso que comprende alimentar indirectamente una corriente de cabeza o composición mixta (3A) desde una primera columna de destilación (3) a una segunda columna de destilación (5), cualquier corriente que tenga una composición de la composición mixta (3A) puede alimentarse a una cualquiera o una pluralidad de columnas de destilación que siguen a la primera columna de destilación (3); cualquiera o una pluralidad de columnas de destilación no se limita a la segunda columna de destilación (5).
Es decir, un aspecto de la presente invención proporciona un proceso para separar o eliminar un compuesto reductor de permanganato que incluye al menos acetaldehído de una composición mixta (o una mezcla) (3A), como un primer producto de cabeza de una primera etapa de destilación, que contiene al menos un compuesto reductor de permanganato (un CRP o CRP que incluye acetaldehído) y yoduro de metilo, comprendiendo el proceso destilar la composición mixta en una segunda etapa de destilación (5) para formar una segunda corriente de cabeza (5A), una corriente de corte lateral (5B) y una corriente inferior (5C). En una columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5), se añade un extractor (o un disolvente de extracción) que puede extraer CRP preferentemente a yoduro de metilo a una zona de concentración (una zona de alta concentración) de CRP y yoduro de metilo; y una mezcla de extracción (una fracción licuada, un líquido que cae) que cae de la zona de concentración se retira como la corriente de corte lateral (5B).
La composición mixta (3A) puede contener yoduro de metilo en una concentración de no menos del 1,5 % en peso (por ejemplo, no menos del 2 % en peso), o puede ser una composición mixta en la que al menos el yoduro de metilo entre los compuestos reductores de permanganato (CRP) y el yoduro de metilo se concentra en comparación con una corriente mixta producida en una operación unitaria precedente. Adicionalmente, la composición mixta (3A) normalmente puede contener yoduro de metilo en una concentración de no menos del 10 % en peso (por ejemplo, no menos del 20 % en peso). Así, de acuerdo con la presente invención, la composición mixta (3A) puede separarse bifásicamente y puede contener al menos una parte de una fase orgánica, al menos una parte de una fase acuosa, o una mezcla de la fase orgánica y la fase acuosa.
De acuerdo con tal proceso, se permite que una corriente ascendente que contiene CRP concentrados y yoduro de metilo se ponga en contacto a contracorriente con una corriente descendente del extractor, y se puede formar un extracto que tiene una alta concentración de CRP con una pequeña cantidad del extractor sin concentrar los CRP altamente por destilación para separar el yoduro de metilo y los CRP entre sí. Así, el proceso no solo permite una separación eficiente de los CRP y el yoduro de metilo entre sí, sino que también hace que el espacio de destilación sea más pequeño para extraer eficientemente los CRP con una pequeña cantidad de energía térmica y un pequeño número de etapas de destilación.
Por lo tanto, (i) la concentración de CRP (en particular, la concentración de acetaldehído) en la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral (5B) puede ser mayor que (o aumentarse en comparación con) la concentración de CRP en cada una de la composición mixta (3A) y la corriente inferior (5C). Por ejemplo, (ii) la concentración de cada uno de los CRP o la concentración de todos los CRP en la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral (5B) (por ejemplo, una fase acuosa formada a partir de la mezcla de extracción) puede ser del 0,1 al 45 % en peso (por ejemplo, 5 a 45 % en peso). Además, (iii) la relación de CRP (en particular, acetaldehído) con respecto al yoduro de metilo en la mezcla de extracción o corriente de corte lateral (5B) puede ser mayor que la de los CRP (en particular, acetaldehído) con respecto al yoduro de metilo en cada corriente de la composición mixta (3A) y la corriente inferior (5C). Adicionalmente, la concentración de yoduro de metilo en la fase acuosa formada a partir de la corriente de corte lateral (5B) se puede reducir en comparación con una concentración de yoduro de metilo en una fase acuosa formada por extracción con agua de un destilado (un condensado de cabeza) de una columna convencional de eliminación de acetaldehído y, por lo tanto, se puede reducir la pérdida de yoduro de metilo.
La composición mixta (3A) puede contener además acetato de metilo. Asimismo, la composición mixta (3A) puede contener al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, metanol, agua, dimetil éter y un derivado de acetaldehído (una sustancia derivada del acetaldehído).
El caudal del extractor puede ser relativamente bajo y, por ejemplo, la relación en peso del caudal del extractor con respecto al caudal de la composición mixta (3A) [el primero/la segunda] puede ser de 0,0001/100 a 100/100, preferiblemente de 0,0001/100 a 20/100, y particularmente de 0,001/100 a 10/100 en términos de materia líquida. Específicamente, la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) normalmente puede estar provista de un receptor dispuesto en una posición más baja que un puerto de adición para el extractor. El nivel de altura del receptor puede ser el mismo nivel de altura que un puerto de alimentación para la composición mixta (3A) o puede ser superior o inferior a un puerto de alimentación para la composición mixta (3A).
En un caso donde receptor está dispuesto en una posición más baja que el puerto de alimentación para la composición mixta (3A), el receptor puede situarse más arriba que la corriente de fondo. Tal receptor puede permitir que una fracción de vapor o evaporación de la composición mixta ascienda a la zona de concentración y puede ser capaz de recibir la mezcla de extracción (fracción licuada, líquido que cae) que cae de la zona de concentración. El extractor, que puede separarse del yoduro de metilo para formar una fase de extracto, se puede añadir a la zona de concentración formada por encima de (o sobre) el receptor. La mezcla de extracción puede retirarse como la corriente de corte lateral (5B) desde un puerto de retirada que se comunica con el receptor. El extractor se puede añadir o pulverizar desde un puerto de adición situado en una posición superior de la columna de destilación que el puerto de alimentación para la composición mixta. Más específicamente, la columna de destilación de la segunda etapa de destilación puede estar provista de al menos una bandeja de chimenea. Se puede añadir o pulverizar un extractor acuoso a la zona de concentración que se forma sobre (o sobre) una bandeja de chimenea más alta superior y que contiene una fracción de vapor o evaporación de la composición mixta (3A); la mezcla de extracción de la zona de concentración (o el líquido que cae de la zona de concentración, la mezcla licuada) puede recibirse en una sección de bandeja o área de la bandeja de chimenea; y la mezcla de extracción retenida en la sección o área de la bandeja puede retirarse como la corriente de corte lateral (5B).
El extractor puede ser un extractor acuoso, por ejemplo, al menos un disolvente acuoso seleccionado del grupo que consiste en (i) agua, (ii) una corriente de proceso acuosa producida en el proceso, y (iii) una solución acuosa (o una mezcla acuosa) producida por tratamiento de absorción de agua de una descarga gaseosa del proceso. El disolvente acuoso (o corriente de proceso) (ii) producido en el proceso puede contener, por ejemplo, agua y al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en CRP, yoduro de metilo, ácido acético, acetato de metilo, metanol, dimetil éter y todos los componentes (tales como impurezas) presentes en la corriente de proceso acuosa.
Alimentar el extractor (por ejemplo, un disolvente acuoso tal como agua) a la columna de destilación desde la posición superior (por ejemplo, la parte superior) de la misma probablemente permita que la mezcla de extracción o el líquido que cae forme un estado líquido-líquido separado fácilmente. Así, la mezcla de extracción (5B) puede separarse líquido-líquido en una fase superior y una fase inferior. En un caso donde la mezcla de extracción (5B) puede separarse en una fase acuosa y una fase orgánica, la fase acuosa puede separarse y la fase orgánica puede reciclarse a la columna de destilación u otras. Por ejemplo, al menos una parte (o la cantidad total) de la mezcla de extracción (5B) puede retirarse de la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) y separarse bifásicamente en fases acuosa y orgánica, la fase acuosa que contiene al menos acetaldehído puede separarse, y la fase orgánica que contiene al menos yoduro de metilo puede reciclarse a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) directa o indirectamente. La mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A) pueden separarse bifásicamente de forma independiente o en combinación (por ejemplo, al menos la mezcla de extracción (5B) entre la mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A) pueden separarse bifásicamente ) para formar fases acuosa y orgánica, la fase acuosa que contiene al menos acetaldehído puede separarse, y la fase orgánica que contiene al menos yoduro de metilo puede reciclarse a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5). En la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5), la mezcla de extracción (el líquido que cae) puede retenerse en la bandeja para formar una fase acuosa que contiene al menos acetaldehído y una fase orgánica que contiene al menos yoduro de metilo, la fase acuosa puede separarse y la fase orgánica puede reciclarse a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5). La mezcla de extracción puede retirarse de la columna de destilación de la etapa de destilación y separarse bifásicamente para formar una fase acuosa que contiene al menos acetaldehído y una fase orgánica que contiene al menos yoduro de metilo, y al menos una parte de la fase acuosa y la fase orgánica pueden reciclarse a la columna de destilación de la etapa de destilación. La fase orgánica puede alimentarse a una posición más alta o más baja que el puerto de retirada de (o para) la corriente de corte lateral (5B) para formar una zona de concentración en la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5).
De acuerdo con la presente invención, Los CRP que incluyen al menos acetaldehído pueden extraerse eficientemente con un extractor acuoso tal como agua, y la presión de vapor de los CRP en el extractor acuoso puede reducirse (es decir, el punto de ebullición del extracto puede subirse o elevarse) para aumentar la concentración de CRP en el extractor. Al utilizar un factor de distribución más alto de CRP en la fase acuosa en comparación con la fase orgánica (o fase de yoduro de metilo), la concentración de CRP en la fase de extracción acuosa (fase acuosa) puede aumentarse en comparación con la de la fase orgánica (o fase de yoduro de metilo). Así, la concentración reducida de CRP que incluye al menos acetaldehído en la fase orgánica y la disolución eficiente de los CRP que incluyen al menos acetaldehído en la fase acuosa pueden separar los CRP y el yoduro de metilo entre sí. Adicionalmente, dado que la concentración de CRP que incluye al menos acetaldehído en la fase orgánica puede reducirse, los CRP pueden eliminarse eficientemente en forma de una solución acuosa incluso en un pequeño número de etapas de destilación (o platos) y un bajo consumo de energía (ahorro de energía).
La mezcla de extracción (el líquido que cae) retirada puede separarse bifásicamente en un decantador, por ejemplo, bajo la condición de un tiempo de retención de no menos de 10 segundos. El tiempo de residencia (o retención) puede ser el tiempo total del tiempo de residencia del líquido que está en contacto con el extractor en el receptor (o bandeja de chimenea) de la columna de destilación y el tiempo de residencia del líquido en el decantador.
La composición mixta (3A) contiene CRP que incluyen al menos acetaldehído y yoduro de metilo. La composición mixta (3A) puede producirse en un proceso para producir ácido acético. Por ejemplo, el proceso de la presente invención puede comprender: (1) una etapa de reacción para la carbonilación continua de metanol en presencia de un sistema catalítico que contiene un catalizador metálico, haluro metálico y yoduro de metilo; (2) una etapa de evaporación instantánea para separar continuamente la mezcla de reacción en una fase volátil (2A) que contiene el producto ácido acético y yoduro de metilo y una fase menos volátil (2B) que contiene el catalizador metálico y el haluro metálico; (3) una primera etapa de destilación para separar continuamente la fase volátil (2A) en un producto de cabeza (3A) que contiene yoduro de metilo y subproducto de acetaldehído y una corriente (3B) que contiene ácido acético; y (4) una etapa para condensar una fase gaseosa para formar una fase orgánica y una fase acuosa, la fase gaseosa se produce a partir de al menos una etapa seleccionada del grupo que consiste en estas etapas y que contiene al menos acetaldehído y yoduro de metilo, donde al menos una parte de la fase orgánica (la fase orgánica rica en yoduro de metilo) y/o al menos una parte de la fase acuosa se puede someter a la segunda etapa de destilación (5) y agua o al menos una parte de la fase acuosa (la fase acuosa rica en acetaldehído) puede utilizarse como extractor. Por ejemplo, el producto de cabeza (3A) puede ponerse en contacto con agua para formar una fase orgánica rica en yoduro de metilo y una fase acuosa rica en acetaldehído, y la fase orgánica puede someterse a la segunda etapa de destilación (5), y la fase acuosa puede ser utilizada como extractor en la segunda etapa de destilación (5).
La corriente de cabeza (5A) y/o la corriente de corte lateral (mezcla de extracción) (5B) separadas en la etapa de destilación (5) pueden someterse adicionalmente a una tercera etapa de destilación (7). Por ejemplo, al menos la mezcla de extracción (5B) entre la corriente de cabeza (5A) y la mezcla de extracción (5B) puede separarse bifásicamente en una fase acuosa y una fase orgánica, y al menos una parte de la fase acuosa puede someterse a una etapa de destilación (7) posterior para formar una corriente de cabeza (una corriente de punto de ebullición inferior, una corriente superior) (7A) que contiene acetaldehído y yoduro de metilo y una corriente líquida (7B) (una corriente de punto de ebullición superior, una corriente de fondo o corriente inferior) que contiene el extractor. La corriente líquida (7B) que contiene el extractor puede reutilizarse como el extractor en la segunda etapa de destilación (5). El producto de cabeza (7A) puede tener una concentración de CRP (representativamente, acetaldehído) de aproximadamente el 1 al 99 % en peso y una concentración de yoduro de metilo de aproximadamente el 0,1 al 10 % en peso, y la corriente líquida (7B) puede tener una concentración de yoduro de metilo de no más del 1 % en peso (siempre que, cada corriente, incluyendo impurezas, tenga una cantidad total del 100 % en peso).
Como se ha descrito anteriormente, al menos la mezcla de extracción (5B) entre la mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A) puede separarse bifásicamente en una fase acuosa y una fase orgánica (o un refinado) que contiene al menos yoduro de metilo, al menos una parte de la fase acuosa puede someterse a destilación en la siguiente etapa de destilación (7) y/o destilación extractiva con agua en una etapa de destilación (8) posterior, la fase orgánica puede reciclarse directa o indirectamente a la segunda etapa de destilación (5) desde una posición más baja que el puerto de retirada para la corriente de corte lateral (5B). Además, un disolvente miscible que es miscible con la fase orgánica separada de la mezcla de extracción (5B) puede alimentarse directa o indirectamente a la segunda etapa de destilación (5) desde una posición más baja que el puerto de retirada para la corriente de corte lateral (5B). El disolvente miscible puede ser, por ejemplo, al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en agua, ácido acético, yoduro de metilo y metanol.
La cantidad a añadir del disolvente miscible no puede ser superior al 30 % en peso con respecto a la cantidad del líquido que cae desde la zona de concentración en la columna de destilación de la etapa de destilación (5). La cantidad total a reciclar de la fase acuosa separada de la mezcla de extracción (5B) y/o la cantidad a añadir del disolvente miscible no puede ser superior al 30 % en peso con respecto a la cantidad del líquido que cae de la zona de concentración en la etapa de destilación (5).
El proceso de la presente invención puede comprender además (8) una etapa para someter los siguientes (a) y/o (b) a extracción con agua o destilación extractiva con agua: (a) al menos una parte de la fase acuosa separada de al menos la mezcla de extracción (5B) entre la mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A), y (b) la corriente de cabeza (7A) de la tercera etapa de destilación (7). La etapa de extracción con agua (8) puede ser una etapa para separar la corriente de cabeza (7A) en una fase o corriente (refinado) rica en yoduro de metilo y una fase o corriente (un extracto) rica en CRP, o puede ser (8) una cuarta etapa de destilación para someter la corriente de cabeza (7A) a destilación extractiva con agua para formar una corriente de cabeza (8A) y una corriente líquida de fondo (8B). En la etapa de destilación (8), la extracción con agua se puede llevar a cabo en la condición de que la relación de yoduro de metilo con respecto al acetaldehído en la corriente de cabeza (8A) sea mayor que la de la corriente del líquido de alimentación.
Otro aspecto de la presente invención proporciona un proceso para producir ácido acético utilizando el proceso de separación anterior. El proceso de producción comprende destilar una composición mixta (o una mezcla) (2A) que contiene al menos un compuesto reductor de permanganato (CRP) que incluye al menos acetaldehído, yoduro de metilo, acetato de metilo y ácido acético en una primera etapa de destilación para separar la composición mixta en un primer producto de cabeza (3A) que contiene al menos acetaldehído y yoduro de metilo y una corriente de ácido acético (3B) que contiene ácido acético; y someter al menos una parte del primer producto de cabeza (3A) a la segunda etapa de destilación (5) para dar ácido acético. Específicamente, el ácido acético se puede producir continuamente mediante el proceso que comprende: (1) una etapa de reacción para la carbonilación continua de metanol en presencia de un sistema catalítico que contiene un catalizador metálico, un haluro metálico y yoduro de metilo; (2) una etapa de evaporación instantánea para separar continuamente la mezcla de reacción en una fase volátil (2A) que contiene producto de ácido acético y yoduro de metilo y una fase menos volátil (2B) que contiene el catalizador metálico y el haluro metálico; (3) una primera etapa de destilación para separar continuamente la fase volátil (2A) en un primer producto de cabeza (3A) que contiene yoduro de metilo y subproducto de acetaldehído y una corriente (3B) que contiene ácido acético; y la segunda etapa de destilación (5) para destilar al menos una parte del primer producto de cabeza (3A).
Tal como se usa en el presente documento, el acetaldehído simplemente puede denominarse CRP. La mezcla de extracción en la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) se retira como la corriente de corte lateral (5B) y, por lo tanto, la corriente de corte lateral (5B) retirada de la segunda etapa de destilación (5) puede simplemente referirse como una mezcla de extracción (5B). El término "líquido que cae" es sinónimo de "corriente descendente". El término "mezcla de extracción" es sinónimo de "mezcla extraída" o "corriente de mezcla de extracción".
Efectos ventajosos de la invención
De acuerdo con la presente invención, dado que los CRP que incluyen al menos acetaldehído se extraen preferentemente con un extractor de una zona de concentración de CRP y yoduro de metilo y la mezcla de extracción se retira como una corriente de corte lateral, Los CRP y el yoduro de metilo pueden separarse eficientemente entre sí. Así, los CRP, que incluyen al menos acetaldehído y yoduro de metilo, se pueden separar eficientemente entre sí con una cantidad significativamente menor de extractor y poca energía. Adicionalmente, los CRP que incluyen al menos acetaldehído y yoduro de metilo se pueden separar entre sí incluso mediante un aparato compacto (o simple) que tiene una columna de destilación con un pequeño número de etapas (o platos). Asimismo, los CRP, que incluyen al menos acetaldehído y yoduro de metilo, se pueden separar de manera eficiente incluso en coexistencia con acetato de metilo o ácido acético.
Breve descripción de los dibujos
[Fig. 1] La Fig. 1 es un flujograma (o un diagrama de flujo) para explicar un proceso de producción (o aparato de producción) de ácido acético según una realización de la presente invención.
[Fig. 2] La Fig. 2 es un flujograma (o un diagrama de flujo) para explicar un proceso de producción (o aparato de producción) de ácido acético según otra realización de la presente invención.
[Fig. 3] La Fig. 3 es un flujograma (o un diagrama de flujo) para explicar un proceso según una realización de los Ejemplos.
[Fig. 4] La Fig. 4 es flujograma (o diagrama de flujo) para explicar un proceso de producción convencional (o aparato de producción) de ácido acético.
[Fig. 5] La Fig. 5 es un gráfico que muestra una relación entre una concentración de acetaldehído (AD) y una relación de yoduro de metilo/acetaldehído (relación MeI/AD) en los Ejemplos.
Descripción de las realizaciones
En lo sucesivo en el presente documento, la presente invención se explicará en detalle con referencia a los dibujos si fuese necesario. En las Figs. 1 a 4, cada etapa y un aparato o unidad principal para la etapa correspondiente pueden indicarse con el mismo número de referencia. A menos que se indique lo contrario, una fase acuosa que contiene acetaldehído obtenible por separación líquido-líquido (o bifásica) es sinónimo de una fase ligera o una fase superior, y una fase orgánica que contiene yoduro de metilo obtenible por separación líquido-líquido (o bifásica) es sinónimo de una fase pesada, una fase de yoduro de metilo, o una fase inferior. Una fase acuosa obtenible por extracción es sinónimo de extracto, y una fase orgánica obtenible por extracción significa lo mismo que un refinado.
Con referencia a una columna de destilación, el término "número de etapas (o platos)" significa el número de etapas teóricas (o platos) o el número de etapas reales (o platos). Por ejemplo, una etapa teórica (o plato) corresponde a dos etapas reales (o platos) si la eficiencia de la etapa real (o plato) es del 50 %. La especie o tipo de columna de destilación no se limita a una columna de platos (Oldershaw), y puede ser una columna de relleno. La especie o tipo de la columna de destilación no está particularmente limitada a una específica. En lo sucesivo en el presente documento, a menos que se indique lo contrario, el término "número de etapas (o platos)" simplemente significa el número de etapas reales (o platos) en una columna de platos. La posición en la que un fluido entra/sale de una columna de relleno (posición de entrada/salida) significa una posición correspondiente al nivel de altura de un plato de una columna de platos. Por ejemplo, el plato 20° desde el fondo de una columna de platos que tiene el número de etapas reales (o platos) de 50 significa un nivel de altura correspondiente al plato 20°/los 50 platos desde el fondo de una columna de relleno (el nivel de altura "0,4" con respecto a la altura "1" de una capa de relleno o lecho de una columna de relleno).
La realización de la Fig. 1 muestra un proceso (o aparato) continuo para producir ácido acético a partir de una mezcla de reacción (o un medio de reacción líquido) producido por reacción de carbonilación de metanol con monóxido de carbono en presencia de un sistema catalítico que comprende un catalizador de rodio como catalizador metálico y un cocatalizador [yoduro de litio como haluro metálico y yoduro de metilo], así como ácido acético, acetato de metilo y una cantidad finita (o limitada) de agua.
El proceso (o aparato de producción) comprende (1) una etapa de reacción (un sistema de reacción o un reactor) para llevar a cabo una reacción de carbonilación de metanol; (2) una etapa de evaporación instantánea (un evaporador instantáneo) para separar una mezcla de reacción (o un líquido de reacción) que contiene producto de ácido acético en una fase volátil (o fracción de punto de ebullición inferior) (2A) y una fase menos volátil (o fracción de punto de ebullición superior) (2B); (3) una primera etapa de destilación (una columna divisora o una columna de destilación) para separar la fase volátil (2A) en un primer producto de cabeza (3A), una corriente de ácido acético (3B) como una corriente de corte lateral y una corriente líquida de fondo (fracción de punto de ebullición superior) (3C); (4) una primera etapa de separación líquido-líquido para condensar el primer producto de cabeza (3A) para formar dos fases; (5) una segunda etapa de destilación (una segunda columna de destilación) para separar una fase orgánica (una fase pesada rica en yoduro de metilo) formada en la etapa de separación líquido-líquido (4) en una segunda corriente de cabeza (5A), una corriente de corte lateral (5B) y una corriente inferior (5C); (6) una segunda etapa de separación líquido-líquido (una unidad de separación 6a, un tanque de contención 6b y un decantador 6c) para separar la segunda corriente de cabeza (5A) y la corriente de corte lateral (5B) en dos fases; (7) una tercera etapa de destilación (una tercera columna de destilación) para separar una fase acuosa (fase ligera) formada en la segunda etapa de separación líquido-líquido (6) en una tercera corriente de cabeza (7A) y una corriente líquida (7B); y (8) una cuarta etapa de destilación (una cuarta columna de destilación) para someter la tercera corriente de cabeza (7A) a destilación extractiva con agua para formar una corriente de cabeza (8A) y una corriente líquida de fondo (8B).
Ocasionalmente, entre estas etapas, el proceso de la presente invención comprende al menos la segunda etapa de destilación (5). El proceso de la invención comprende además añadir un extractor que extrae un CRP preferentemente a yoduro de metilo a una zona de concentración de un CRP y yoduro de metilo en una columna de destilación de la segunda etapa de destilación, y retirar una mezcla de extracción que cae de la zona de concentración como la corriente de corte lateral. Otras etapas [por ejemplo, la primera etapa de separación líquidolíquido (4), la segunda etapa de separación líquido-líquido (6), la tercera etapa de destilación (7) y la cuarta etapa de destilación (8)] no son necesariamente esenciales. El proceso de la presente invención normalmente comprende la primera etapa de destilación (3), la etapa de separación líquido-líquido (4), y la segunda etapa de destilación (5), y puede comprender la etapa de separación líquido-líquido (6). La segunda etapa de destilación (5) no está limitada a una sola etapa de destilación y puede contener una pluralidad de etapas de destilación utilizando una pluralidad de columnas de destilación. Para la producción de ácido acético, el proceso de la presente invención normalmente comprende además la etapa de reacción (1) y la etapa de evaporación instantánea (evaporador instantáneo) (2). Como la columna de destilación de cada una de las etapas de destilación (3), (5), (7) y (8) (incluida la columna divisora de la primera etapa de destilación (3)), puede usarse una columna de platos, una columna de relleno u otras columnas.
En lo sucesivo en el presente documento, El proceso mostrado en la Fig. 1 se explicará con más detalle.
(1) Etapa de reacción (Reactor)
En la etapa de reacción (reactor) (1), se alimentan continuamente metanol y monóxido de carbono a un reactor en presencia de un medio de reacción que contiene un sistema catalizador de carbonilación y agua y producen ácido acético por carbonilación de metanol.
El sistema de catalizador de carbonilación normalmente contiene un catalizador metálico (como un catalizador de cobalto, un catalizador de rodio o un catalizador de iridio), un estabilizador de catalizador o acelerador de reacción, y un cocatalizador. Los catalizadores metálicos pueden usarse solos o en combinación. El catalizador metálico puede incluir preferiblemente un catalizador de rodio y un catalizador de iridio (en particular, un catalizador de rodio).
El catalizador metálico puede usarse en forma de un metal simple, un óxido metálico (incluido un óxido metálico complejo), un hidróxido de metal, un yoduro metálico, un carboxilato de metal (por ejemplo, un acetato), una sal metálica de un ácido inorgánico (por ejemplo, un sulfato, un nitrato y un fosfato), o un complejo metálico. Se prefiere usar el catalizador metálico en una forma (por ejemplo, una forma compleja) soluble en una fase líquida (o un líquido de reacción). El catalizador de rodio puede incluir preferiblemente, por ejemplo, un complejo de yoduro de rodio {por ejemplo, Rhh, RhI2(CO)4]', y [Rh(CO)2 I2]'} y un complejo de rodio carbonilo. El catalizador metálico tiene una concentración de, por ejemplo, 100 a 5000 ppm (en base al peso, lo mismo se aplica más adelante), preferiblemente de 200 a 3000 ppm, más preferiblemente de 300 a 2000 ppm, y particularmente de 500 a 1500 ppm en toda la fase líquida en el reactor.
El estabilizador de catalizador o acelerador de reacción puede incluir un yoduro metálico capaz de producir un ion yoduro en el medio de reacción, por ejemplo, un yoduro metálico alcalino (por ejemplo, yoduro de litio, yoduro de sodio y yoduro de potasio). Entre estos estabilizadores, se prefiere el yoduro de litio. Estos cocatalizadores o aceleradores pueden usarse solos o en combinación.
El estabilizador del catalizador o el acelerador de reacción en toda la fase líquida en el reactor tiene una concentración de, por ejemplo, del 1 al 25 % en peso, preferiblemente del 2 al 22 % en peso y más preferiblemente del 3 al 20 % en peso. El ion yoduro en el sistema de reacción puede tener una concentración de, por ejemplo, de 0,05 a 2,5 mol/l y preferiblemente de 0,25 a 1,5 mol/l.
Como el co-catalizador, se puede usar yoduro de metilo. El yoduro de metilo en toda la fase líquida en el reactor tiene una concentración de, por ejemplo, del 1 al 30 % en peso, preferiblemente del 5 al 25 % en peso y, más preferiblemente, del 6 al 20 % en peso (por ejemplo, del 8 al 18 % en peso).
Un sistema catalizador de carbonilación preferido puede comprender un catalizador de rodio, un yoduro metálico como estabilizador de catalizador (por ejemplo, yoduro de litio) y yoduro de metilo como cocatalizador. Al reactor se puede alimentar una mezcla de catalizador (un líquido catalizador) que contiene el sistema catalítico de carbonilación y agua.
El medio de reacción (o fase líquida) normalmente contiene producto de ácido acético, acetato de metilo formado por una reacción del producto ácido acético y materia prima metanol y agua. El ácido acético también actúa como disolvente. Además, el medio de reacción (o la fase líquida) normalmente contiene metanol como materia prima sin reaccionar. La proporción de acetato de metilo en todo el líquido de reacción puede ser del 0,1 al 30 % en peso, preferiblemente del 0,3 al 20 % en peso y, más preferiblemente, del 0,5 al 10 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 6 % en peso). El agua en el medio de reacción puede tener una baja concentración. El agua en todo el líquido de reacción tiene una concentración de, por ejemplo, del 0,1 al 15 % en peso, preferiblemente del 0,5 al 10 % en peso y, más preferiblemente, del 0,8 al 5 % en peso (por ejemplo, del 1 al 3 % en peso) o puede tener una concentración del 1 al 10 % en peso (por ejemplo, del 2 al 5 % en peso).
La presión parcial de monóxido de carbono en el reactor puede ser una presión de, por ejemplo, de 0,2 a 3 MPa y preferiblemente de 0,4 a 1,5 MPa. Un gas residual que contiene monóxido de carbono producido en la (s) etapa (s) siguiente (s) puede reciclarse al sistema de reacción.
La reacción de carbonilación produce hidrógeno mediante una reacción de monóxido de carbono con agua. El hidrógeno aumenta la actividad del catalizador. Por lo tanto, se puede alimentar hidrógeno al reactor si fuese necesario. El hidrógeno puede alimentarse al reactor reciclando componentes gaseosos (incluyendo hidrógeno, monóxido de carbono u otros gases) agotados en el proceso, si fuese necesario después de purificar y/o separar los componentes gaseosos en las siguientes etapas. La presión parcial de hidrógeno en el sistema de reacción puede ser una presión de, por ejemplo, 0,5 a 250 kPa (por ejemplo, de 1 a 200 kPa), preferiblemente de 5 a 150 kPa y, más preferiblemente, de 10 a 100 kPa (por ejemplo, de 10 a 50 kPa) en términos de presión absoluta.
La temperatura de la reacción de carbonilación puede ser, por ejemplo, de 150 a 250 °C, preferiblemente de 160 al 230 °C y, más preferiblemente, de 170 a 220 °C. La presión de reacción (presión total del reactor), incluyendo presiones parciales de subproductos, puede ser, por ejemplo, de 1,5 a 4 MPa.
En el reactor, la reacción de carbonilación del metanol continúa con la formación de un equilibrio entre un sistema de reacción en fase líquida y un sistema en fase gaseosa. El sistema de reacción en fase líquida contiene el (los) reactivo (s) y el componente de catalizador metálico, y el sistema en fase gaseosa comprende monóxido de carbono, productos de reacción (hidrógeno, metano y dióxido de carbono) y componentes vaporizados con punto de ebullición inferior (por ejemplo, yoduro de metilo, producto de ácido acético y acetato de metilo). Los componentes de vapor (gas de ventilación) pueden retirarse de la parte superior (o cabeza) del reactor (1), o pueden someterse a un tratamiento de absorción para recuperar monóxido de carbono y/o hidrógeno que luego pueden reciclarse al reactor.
La mezcla de reacción (el líquido de reacción en bruto) contiene ácido acético, componentes de bajo punto de ebullición o impurezas, teniendo cada uno un punto de ebullición inferior al del ácido acético (por ejemplo, yoduro de metilo como cocatalizador, acetato de metilo como producto de reacción de ácido acético y metanol, agua y acetaldehído como subproducto), y componentes o impurezas de mayor punto de ebullición, cada uno de los cuales tiene un punto de ebullición más alto que el del ácido acético [por ejemplo, un componente de catalizador metálico (por ejemplo, un catalizador de rodio), yoduro de litio como estabilizador de catalizador, y un ácido alcanocarboxílico C3-12 (por ejemplo, ácido propiónico)]. Adicionalmente, también se producen subproductos derivados del acetaldehído (derivados del acetaldehído). Los derivados de acetaldehído pueden incluir, por ejemplo, otros aldehídos tales como butiraldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído y 2-etilbutiraldehído; una cetona tal como acetona o metil etil cetona; un producto de condensación aldólica del mismo; y un yoduro de alquilo C2-12 tal como yoduro de etilo, yoduro de propilo, yoduro de butilo, yoduro de pentilo o yoduro de hexilo. Los subproductos también pueden incluir un 3-hidroxialcanal (por ejemplo, 3-hidroxibutanal); ácido fórmico o el ácido alcanocarboxílico C3-12 (tal como ácido propiónico, ácido butanoico, ácido hexanoico, ácido heptanoico o ácido octanoico); un alcohol alquílico C3-12 tal como alcohol butílico o alcohol 2-etilbutílico; un éster de metanol o el alcohol alquílico anterior con ácido acético o el ácido carboxílico anterior; un éter de metanol y/o el alcohol alquílico anterior (un dialquil éter tal como dimetil éter); y metano y un hidrocarburo con dos o más átomos de carbono (por ejemplo, un alcano C2-12). Estos subproductos normalmente se incrementan en proporción del cuadrado al cubo de la concentración de acetaldehído. Puede producirse metano y un hidrocarburo con dos o más átomos de carbono (por ejemplo, un alcano C2-12). El acetaldehído y los subproductos derivados del acetaldehído (por ejemplo, otros aldehídos, la cetona y el producto de condensación de aldol) pertenecen a los compuestos reductores de permanganato (CRP). Así, se prefiere separar y eliminar el acetaldehído, que es un subproducto principal, de la mezcla de reacción y para recuperar componentes útiles (por ejemplo, yoduro de metilo) de la(s) corriente(s) de proceso para una utilización efectiva. Ocasionalmente, tal como se usa en el presente documento, el yoduro de metilo está excluido de los CRP, aunque el yoduro de alquilo C2-12 y el yoduro de metilo también pertenecen a los CRP.
De acuerdo con la presente invención, el acetaldehído puede separarse eficientemente y eliminarse para disminuir la concentración de acetaldehído en el reactor incluso en una reacción continua. Con la disminución de la concentración de acetaldehído o la eliminación de acetaldehído, se evita significativamente la producción de subproductos derivados del acetaldehído. Por ejemplo, toda la fase líquida en el reactor puede tener una concentración de CRP (representativamente, acetaldehído) de, por ejemplo, no más de 1000 ppm (por ejemplo, de 0 o del límite de detección a 700 ppm), preferiblemente no más de 400 ppm (por ejemplo, de 5 a 300 ppm) y, más preferiblemente, de 10 a 250 ppm durante todo el proceso.
El rendimiento en el espacio-tiempo del ácido carboxílico objetivo (ácido acético) en el sistema de reacción puede ser, por ejemplo, de 5 mol/lh a 50 mol/lh, preferiblemente de 8 mol/lh a 40 mol/lh y, más preferiblemente, de 10 mol/lh a 30 mol/lh.
El sistema de reacción es un sistema de reacción exotérmico que acompaña a la generación de calor, y la temperatura de reacción puede controlarse (o regularse) reciclando el condensado que se ha enfriado o del que se ha eliminado el calor, a una instalación de una unidad de extracción de calor (o eliminación de calor) o una unidad de enfriamiento (por ejemplo, una camisa). Para eliminar parte del calor de reacción, un vapor (gas de ventilación) del reactor puede enfriarse en un condensador, un intercambiador de calor u otro medio para separar el vapor en componentes líquidos y componentes gaseosos, y los componentes líquidos y/o los componentes gaseosos pueden reciclarse al reactor.
(2) Etapa de evaporación instantánea
En la etapa de evaporación instantánea (2), una parte de la mezcla de reacción se retira continuamente del reactor 1 y se introduce o alimenta a un evaporador instantáneo (columna de separación de catalizador) (2) a través de una línea de alimentación 11 para separar la mezcla de reacción en una fase volátil (2A) y una fase menos volátil (2B); la fase volátil (2A) contiene producto de ácido acético, yoduro de metilo, acetaldehído, acetato de metilo, agua u otros compuestos, y la fase menos volátil (2B) contiene el catalizador de rodio y yoduro de litio. Al menos una primera parte de la fase volátil (2A) se alimenta a una columna de destilación de la primera etapa de destilación (3) a través de una línea de alimentación 22, y la fase menos volátil (2B) se recicla al reactor de la etapa de reacción (1) a través de una línea de reciclaje 21.
Una segunda parte de la fase volátil (2A) puede enfriarse y condensarse en un condensador C1 en una línea 23. El condensado resultante puede mantenerse en un tanque de contención HT para reciclar el condensado a la etapa de reacción (reactor) (1). El producto enfriado (condensado y/o componente no condensable) en el condensador C1 puede alimentarse a la etapa de separación líquido-líquido (4) a través de una línea 26 y puede mantenerse en un decantador (4) junto con un producto de cabeza (3A) desde la primera etapa de destilación (columna divisora) (3), y una mezcla del producto enfriado y el producto de cabeza (3A) puede separarse en dos fases en el decantador (4).
[Condensación de la fase volátil]
La segunda parte de la fase volátil (2A) puede alimentarse, sin condensación, a la segunda etapa de destilación (5) directa o indirectamente a través de la etapa de separación líquido-líquido (4), o puede enfriarse y condensarse en uno o una pluralidad de condensadores C1 para formar dos fases (una fase acuosa o una fase orgánica) para someter la fase acuosa o la fase orgánica (al menos la fase acuosa) a la segunda etapa de destilación (5) directa o indirectamente a través de la etapa de separación líquido-líquido (4). Por ejemplo, la segunda parte de la fase volátil (2A) puede condensarse opcionalmente como se ha descrito anteriormente (y opcionalmente separarse líquidolíquido) y mezclarse con el condensado obtenido en la etapa de separación líquido-líquido (4), y la mezcla puede someterse a la segunda etapa de destilación (5).
Si fuese necesario, el componente de catalizador (componente de catalizador metálico) y el estabilizador catalítico o el acelerador de reacción pueden separarse de la fase menos volátil (2B) por una o una pluralidad de etapas y pueden reciclarse a la etapa de reacción (1).
La evaporación instantánea puede incluir una evaporación instantánea termostática en la que la mezcla de reacción se calienta y se despresuriza, una evaporación instantánea adiabática en la que la mezcla de reacción se despresuriza sin calentar, o una combinación de estas condiciones de evaporación instantánea. Mediante tal evaporación instantánea, la mezcla de reacción puede separarse en la fase de vapor y la fase líquida. Por ejemplo, la destilación instantánea puede llevarse a cabo a una temperatura de la mezcla de reacción de 80 a 200 °C, una presión (presión absoluta) de la mezcla de reacción de 50 a 1000 kPa (por ejemplo, de 100 a 1000 kPa), preferiblemente de 100 a 500 kPa y, más preferiblemente, de 100 a 300 kPa.
La evaporación instantánea puede realizarse, por ejemplo, a una temperatura de 100 a 250 °C (por ejemplo, de 110 a 200 °C), preferiblemente de 120 a 180 °C (por ejemplo, de 125 a 170 °C) y, más preferiblemente, 130 a 160 °C. La presión (presión manométrica) puede ser de 0,01 a 1 MPa (por ejemplo, de 0,03 a 1 MPa), preferiblemente de 0,05 a 0,5 MPa y, más preferiblemente, de 0,08 a 0,3 MPa (por ejemplo, de 0,1 a 0,2 MPa). La fase menos volátil o la mezcla líquida del catalizador puede tener una temperatura de, por ejemplo, 80 a 200 °C (por ejemplo, de 90 a 180 °C), preferiblemente de 100 a 170 °C (por ejemplo, de 120 a 160 °C) y, más preferiblemente, de 130 a 160 °C. (3) Primera etapa de destilación (columna divisora)
En la primera etapa de destilación (columna divisora) (3), la fase volátil (2A) se separa en un primer producto de cabeza (3A), una corriente de ácido acético (3B) y una corriente de fondo (3C); el primer producto de cabeza (3A) (gas de cabeza, corriente de punto de ebullición inferior o fracción de punto de ebullición inferior) se retira de una posición (o parte) superior o de arriba de la columna a través de una línea de retirada 32, la corriente de ácido acético (3B) se corta lateralmente a través de una línea 38 y contiene principalmente ácido acético, y la corriente de fondo (3C) (corriente de mayor punto de ebullición o fracción de mayor punto de ebullición) se retira de una parte de fondo o inferior de la columna a través de una línea de fondo 31. La proporción de la primera corriente de cabeza o producto de cabeza (3A) puede ser del 35 al 50 % en peso en toda la fase volátil (2A).
La primera corriente de cabeza (3A), que corresponde a una composición mixta (3A), contiene al menos tanto compuestos reductores de permanganato (CRP) como yoduro de metilo. El CRP contiene al menos un subproducto acetaldehído. La primera corriente de cabeza (3A) normalmente contiene acetato de metilo y prácticamente contiene ácido acético, metanol, agua, dimetil éter, subproductos derivados del acetaldehído (por ejemplo, un aldehído tal como crotonaldehído o butiraldehído; un derivado de acetaldehído tal como un yoduro de alquilo C2-12 o un ácido alcanocarboxílico C3-12; y un alcano C2-12).
La corriente de ácido acético o la corriente de corte lateral (3B) se alimenta adicionalmente a una etapa de purificación mediante una columna de destilación u otro medio (no mostrado) para eliminar agua o impurezas de punto de ebullición superior u otras impurezas de la corriente (3B), produciendo así ácido acético purificado con una alta pureza. La corriente líquida (3C) normalmente contiene al menos agua y ácido acético y también contiene prácticamente metanol, ácido propiónico u otros compuestos. La corriente líquida (3C) puede contener un componente de catalizador metálico arrastrado. La corriente líquida (3C) puede descargarse a través de la línea 31, o una parte o la totalidad de la corriente líquida (3C) puede reciclarse a la etapa de reacción (reactor) (1) a través de una línea 90.
El proceso de la presente invención se puede aplicar a la composición mixta o corriente de cabeza que contiene al menos un CRP y yoduro de metilo. El primer producto de cabeza (3A) puede someterse a la segunda etapa de destilación (5) en forma gaseosa. En una realización preferida, los CRP se extraen de manera efectiva con una pequeña cantidad de extractor en un pequeño espacio de extracción, y el proceso se aplica de manera efectiva a la composición mixta o corriente de cabeza (3A) que contiene una alta concentración de al menos yoduro de metilo (en particular, altas concentraciones tanto de al menos yoduro de metilo como de CRP). Ocasionalmente, la composición mixta o corriente de cabeza (3A) puede tener una mayor concentración de agua. Así, como se muestra en la Fig. 1, mediante una etapa u operación unitaria anterior [por ejemplo, la etapa de destilación (3), la etapa de separación líquido-líquido (4)], se produce la composición mixta (3A) en la que se concentra yoduro de metilo (en particular, tanto el yoduro de metilo como los CRP). En esta realización, la composición mixta (3a ) se condensa y se separa bifásicamente en la etapa de separación líquido-líquido (4), y la fase orgánica resultante y/o la fase acuosa se somete a la segunda etapa de destilación (5).
La temperatura interna de la columna de destilación (columna divisora) de la primera etapa de destilación (3) depende de una presión interna de la misma. A la presión interna de una presión atmosférica (1 atm = aproximadamente 0,1 MPa), la columna de destilación puede tener una temperatura máxima de la columna de, por ejemplo, 20 a 100 °C (por ejemplo, de 30 a 80 °C) y preferiblemente de 40 a 70 °C (por ejemplo, de 50 a 60 °c), o puede tener una temperatura de fondo de columna de, por ejemplo, 40 a 120 °C (por ejemplo, de 50 a 100 °C) y preferiblemente de 60 a 90 °C (por ejemplo, de 70 a 85 °C). La columna de destilación puede tener una presión de, por ejemplo, 0,1 a 0,5 MPa, preferiblemente 0,2 a 0,4 MPa y, más preferiblemente, de 0,25 a 0,35 MPa en términos de presión absoluta.
La columna de destilación puede tener una etapa o plato teórico (o el número de etapas o platos teóricos) de, por ejemplo, de 2 a 100 (por ejemplo, de 5 a 70) y preferiblemente de 7 a 50 (por ejemplo, de 10 a 30). La relación de reflujo de la columna de destilación puede ser infinita o puede ser, por ejemplo, de 1 a 5000 (por ejemplo, de 10 a 4000) y preferiblemente de 100 a 3000 (por ejemplo, de 500 a 2000).
La temperatura interna de la columna de destilación (columna divisora) de la primera etapa de destilación (3) depende de una presión interna de la misma. A la presión interna de una presión atmosférica (1 atm = aproximadamente 0,1 MPa), la columna de destilación puede tener una temperatura máxima de la columna de, por ejemplo, de 50 a 180 °C (por ejemplo, de 70 a 170 °C) y preferiblemente de 80 a 160 °C (por ejemplo, de 90 a 140 °C), o puede tener una temperatura de fondo de columna de, por ejemplo, de 60 a 200 °C (por ejemplo, de 80 a 180 °C) y preferiblemente de 90 a 170 °C (por ejemplo, de 100 a 160 °C). La columna de destilación puede tener una presión (presión manométrica) de, por ejemplo, 0,05 a 0,5 MPa, preferiblemente de 0,08 a 0,4 MPa y, más preferiblemente, de 0,1 a 0,3 MPa.
La columna de destilación puede tener una etapa o plato teórico de, por ejemplo, de 2 a 100 (por ejemplo, de 5 a 70) y preferiblemente de 7 a 50 (por ejemplo, de 10 a 30). La relación de reflujo de la columna de destilación puede ser infinita o puede ser, por ejemplo, de 1 a 1000 (por ejemplo, de 5 a 500) y preferiblemente de 10 a 100 (por ejemplo, de 15 a 50).
(4) Etapa de condensación/separación líquido-líquido
El primer producto de cabeza (3A) de la primera etapa de destilación (columna de separación o columna de destilación) (3) se enfría y condensa en un condensador C2 en una línea de retirada 32, y el condensado puede separarse bifásicamente en una fase acuosa rica en acetaldehído y una fase orgánica rica en yoduro de metilo en un decantador (un aparato decantador, un recipiente de almacenamiento) (4). Una parte del condensado (la fase acuosa y/o la fase orgánica) se devuelve a la columna divisora (3) a través de una línea de reflujo 42 (42a, 42b) para someterla a reflujo. Al menos una parte de la fase acuosa se alimenta a una columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5), y al menos una parte de la fase orgánica se recicla a la etapa de reacción (1) a través de una línea 41. En la realización mostrada en la Fig. 1, una parte de la fase acuosa se devuelve a la columna divisora (3) a través de la línea de reflujo 42b para someterla a reflujo, la parte residual de la fase acuosa se alimenta a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de una línea de alimentación 43b, una primera parte de la fase orgánica se devuelve a la columna divisora (3) a través de la línea de reflujo 42a para someterla a reflujo, y una segunda parte de la fase orgánica se alimenta a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de una línea de alimentación 44, y la parte residual de la fase orgánica se recicla a la etapa de reacción (1) a través de la línea 41.
Ocasionalmente, a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) se puede alimentar la fase acuosa (una parte o la totalidad de la fase acuosa) o se puede alimentar al menos una parte de la fase orgánica (o la fase orgánica completa), siempre que la corriente de corte lateral (5B) sea separable líquido-líquido (o bifásicamente). Cada una de las fases acuosa y orgánica puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, no menos del 1,5 % en peso (por ejemplo, del 2 al 99 % en peso, preferiblemente del 3 al 95 % en peso y, más preferiblemente, del 5 al 90 % en peso. En una realización preferida, al menos una parte de la fase orgánica (la fase orgánica rica en yoduro de metilo) normalmente se alimenta a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5), y al menos una parte de la fase acuosa se puede alimentar a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5).
Además de la etapa de separación líquido-líquido (decantador) (4) para contener o retener temporalmente el condensado y separar bifásicamente el condensado, opcionalmente, se puede utilizar un tanque de compensación para contener temporalmente (o retener) el condensado (la fase inferior o la fase superior separadas) en el decantador (4) para suprimir la fluctuación del caudal de la corriente de proceso.
El condensado (así como la fase acuosa y la fase orgánica) puede tener una temperatura de, por ejemplo, de 20 a 110 °C (por ejemplo, de 25 a 90 °C) y, preferiblemente, de 30 a 80 °C (por ejemplo, de 35 a 70 °C).
[Fase gaseosa separable/condensable líquido-líquido]
En la etapa de separación líquido-líquido (4), un gas (descarga gaseosa) producido a partir del proceso puede condensarse para separar la fase gaseosa en dos fases líquidas; el gas producido en el proceso incluye, por ejemplo, una fase gaseosa (producto de cabeza) que se produce a partir de al menos una etapa seleccionada del grupo que consiste en la etapa de reacción (1), la etapa de evaporación instantánea (2), la primera etapa de destilación (3) y las siguientes etapas de destilación (5), (7) y (8) [por ejemplo, al menos la primera etapa de destilación (3)] y contiene al menos acetaldehído y yoduro de metilo.
[Pluralidad de etapas de condensación]
Entre el ácido acético, acetato de metilo, yoduro de metilo, metanol, agua, acetaldehído u otros compuestos, el acetaldehído tiene un punto de ebullición cercano al del yoduro de metilo y tiene el punto de ebullición más bajo. Así, en un caso donde la primera corriente de cabeza (3A) se enfría etapa a etapa en una pluralidad de condensadores (una pluralidad de condensadores con una temperatura de enfriamiento sucesivamente más baja) para formar una pluralidad de condensados con temperatura sucesivamente más baja, un condensado formado por un condensador posterior tiene una mayor concentración de acetaldehído, que es un componente de punto de ebullición más bajo, en comparación con un líquido de proceso (un condensado) formado por un primer condensador. Además, en un caso donde la primera corriente de cabeza (3A) se enfría etapa a etapa en una pluralidad de condensadores, en el primer condensador, la primera corriente de cabeza (3A) puede separarse en un primer condensado y una primera fracción de gas (fracción no condensable) que tiene una alta concentración de acetaldehído, en un segundo condensador, la primera fracción gaseosa puede separarse en un segundo condensado que tiene una alta concentración de acetaldehído y una segunda fracción gaseosa (fracción no condensable). Por consiguiente, un condensado que tiene una alta concentración de acetaldehído se puede alimentar a la segunda etapa de destilación (5) para separar el acetaldehído del condensado.
La fracción de gas (fracción no condensable) en el(los) condensador(es) puede alimentarse como un gas de purga o descarga gaseosa (gas de escape) a un sistema de absorción para recoger o recuperar un componente útil tal como yoduro de metilo.
[Extracción de agua y separación liquido-liquido]
El proceso mostrado en la Fig. 1 puede comprender además, aparte de la etapa de separación líquido-líquido (4), una etapa de extracción con agua para poner en contacto la primera corriente de cabeza (3A) con agua [o someter la primera corriente de cabeza (3A) a extracción con agua] para separar la primera corriente de cabeza (3a ) en una fase orgánica rica en yoduro de metilo y una fase acuosa rica en acetaldehído. En la etapa de extracción, la primera corriente de cabeza (3a ) puede ponerse en contacto directo con agua para dar un extracto de acetaldehído y puede separarse opcionalmente en una fase acuosa y una fase orgánica. Para mejorar la eficiencia de extracción, la fase acuosa y/o la fase orgánica separadas en la etapa de separación líquido-líquido (4) pueden ponerse en contacto con agua para formar un extracto de acetaldehído. Al menos una de la fase acuosa y la fase orgánica formada por la extracción con agua puede someterse a la segunda etapa de destilación (5). La fase orgánica, que es rica en yoduro de metilo, normalmente se somete a la segunda etapa de destilación (5). La fase acuosa, que es rica en acetaldehído, puede usarse como extractor para la segunda etapa de destilación (5) o puede alimentarse a una zona de concentración entre la parte superior de la columna (el plato cero cuando el plato más alto es el primer plato) y un plato que está un plato por encima de la corriente de corte lateral (5B) (o plato de corte lateral).
La destilación de la corriente de cabeza o composición mixta (3A) forma la corriente de corte lateral (5B), que es separable líquido-líquido. La composición mixta (3A) puede separarse bifásicamente. En un caso donde la composición mixta (3a ) puede separarse bifásicamente, al menos una parte de la fase orgánica, al menos una parte de la fase acuosa, o un líquido de alimentación que contiene la mezcla de la fase orgánica y la fase acuosa se puede alimentar a la etapa de destilación (5). Así, en la composición mixta (3A), las concentraciones de yoduro de metilo, CRP, agua u otros compuestos se pueden seleccionar de amplios intervalos de concentración.
En lo sucesivo en el presente documento, con referencia a composiciones de corrientes de proceso, se describirán concentraciones de componentes típicos (acetaldehído, yoduro de metilo acetato de metilo, ácido acético, agua y dimetil éter), aunque las corrientes de proceso inevitablemente contienen otros componentes (incluidas las impurezas) como se describe a continuación. Las corrientes de proceso pueden incluir la composición mixta (3A) y las fases (por fases) separadas de ellas, la segunda corriente de cabeza (5A), la corriente de corte lateral (5B) y las fases (por fases) separadas de ella, corrientes de cabeza (7A) (8A) o condensados de las mismas, y corrientes líquidas de fondo (7B) (8B). Tal como se usa en el presente documento, cada corriente de proceso (o cada fase), incluyendo impurezas, tiene una cantidad total de 100% en peso en base al peso. El término "concentración de CRP" puede ser la concentración de cada uno de los CRP o puede ser la concentración de todos los CRP (o la concentración total de los CRP). La concentración de CRP simplemente se conoce como "concentración de CRP". En la presente invención, los CRP incluyen acetaldehído.
La composición mixta (3A) (un líquido homogéneo, o una mezcla de una fase acuosa y una fase orgánica) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, 10 ppm al 10 % en peso (por ejemplo, de 100 ppm al 5 % en peso) y preferiblemente de 500 ppm al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 0,5 % en peso). De acuerdo con la presente invención, se pueden separar de manera efectiva pequeñas cantidades de CRP que comprenden acetaldehído y, por lo tanto, la composición mixta (3A) puede tener una concentración de CRP de 100 a 5000 ppm (por ejemplo, de 500 a 3000 ppm) y normalmente de 750 a 2500 ppm (por ejemplo, de 1000 a 2000 ppm). La composición mixta (3A) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 10 al 85 % en peso (por ejemplo, del 25 al 80 % en peso) y preferiblemente del 40 al 75 % en peso (por ejemplo, del 50 al 70 % en peso). La composición mixta (3A) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0 al 30 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 25 % en peso) y preferiblemente del 1 al 20 % en peso (por ejemplo, del 5 al 20 % en peso) o puede tener una concentración de acetato de metilo del 7 al 17% en peso (por ejemplo, del 10 al 15% en peso). La composición mixta (3A) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 12 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 10 % en peso) y preferiblemente del 0,5 al 8 % en peso (por ejemplo, del 1 al 7 % en peso); o puede tener una concentración de ácido acético del 1 al 5 % en peso (por ejemplo, del 1 al 3 % en peso). La composición mixta (3A) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, no menos del 1 % en peso (por ejemplo, del 5 al 87 % en peso), preferiblemente no menos del 10 % en peso (por ejemplo, del 15 al 85 % en peso) y, más preferiblemente, no menos del 20 % en peso (por ejemplo, del 30 al 83 % en peso); o puede tener una concentración de agua del 5 al 50 % en peso (por ejemplo, del 10 al 40 % en peso) y preferiblemente del 15 al 35 % en peso (por ejemplo, del 17 al 30 % en peso). La composición mixta (3A) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 0,5 % en peso) y preferiblemente de 5 ppm al 0,3 % en peso (por ejemplo, de 10 a 500 ppm). La composición mixta (3A) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, de 10 ppm al 5 % en peso (por ejemplo, de 50 ppm al 4 % en peso) y preferiblemente del 0,01 al 2,5 % en peso (por ejemplo, del 0,03 al 1,5 % en peso).
En un caso donde la corriente de cabeza o la composición mixta (3A) se separa líquido-líquido (o forma una fase orgánica y una fase acuosa), la fase orgánica (las líneas 41, 42a y 44) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, de 1 ppm al 10 % en peso (por ejemplo, de 100 ppm al 5 % en peso) y preferiblemente de 300 ppm al 2,1 % en peso (por ejemplo, de 500 ppm al 0,5% en peso) o puede tener una concentración de CRP de 100 a 5000 ppm (por ejemplo, de 250 a 4000 ppm) y preferiblemente de 500 a 3000 ppm (por ejemplo, de 1000 a 2500 ppm). La fase orgánica puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 10 al 95 % en peso (por ejemplo, del 30 al 93 % en peso), preferiblemente del 50 al 90 % en peso (por ejemplo, del 70 al 90 % en peso) y, más preferiblemente, del 75 al 85 % en peso (por ejemplo, del 80 al 85 % en peso); o puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, no menos del 10% en peso (por ejemplo, del 15 al 90% en peso), preferiblemente no menos del 20 % en peso (por ejemplo, del 25 al 90 % en peso), más preferiblemente no menos del 30 % en peso (por ejemplo, del 30 al 80 % en peso), y particularmente del 40 al 70 % en peso (por ejemplo, del 50 al 65 % en peso). La fase orgánica puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 1 al 30 % en peso (por ejemplo, del 3 al 25 % en peso), preferiblemente del 5 al 20 % en peso (por ejemplo, del 7 al 16 % en peso) y, más preferiblemente, del 10 al 18 % en peso. La fase orgánica de la composición mixta (3A) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 10 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 7 % en peso) y preferiblemente del 0,3 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 3 % en peso) o puede tener una concentración de ácido acético del 1 al 5 % en peso (por ejemplo, del 1,5 al 3 % en peso). La fase orgánica puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 0 al 50 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 40 % en peso), preferiblemente del 0,1 al 30% en peso (por ejemplo, del 0,2 al 20% en peso) y, más preferiblemente, del 0,5 al 10 % en peso (por ejemplo, del 1 al 5 % en peso); o puede tener una concentración de agua del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 3% en peso) y preferiblemente del 0,3 al 2% en peso (por ejemplo, del 0,5 al 1,5% en peso). La fase orgánica puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 0,5 % en peso), preferiblemente de 5 ppm al 0,3 % en peso (por ejemplo, de 10 ppm al 0,1 % en peso) y, más preferiblemente, de 10 a 100 ppm (por ejemplo, de 15 a 70 ppm). La fase orgánica puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, de 10 ppm al 4 % en peso (por ejemplo, de 50 ppm al 3 % en peso) y preferiblemente del 0,01 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,03 al 0,5 % en peso).
En un caso donde la corriente de cabeza o la composición mixta (3A) se separa líquido-líquido (o forma una fase orgánica y una fase acuosa), la fase acuosa (líneas 43a y 43b) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, de 500 ppm al 30 % en peso (por ejemplo, de 1000 ppm al 25 % en peso), preferiblemente de 2000 ppm al
20 % en peso (por ejemplo, de 2500 ppm al 15 % en peso) y, más preferiblemente, de 3000 ppm al 5 % en peso (por ejemplo, de 3000 ppm al 5 % en peso). La fase acuosa puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 0,1 al 30 % en peso (por ejemplo, del 1 al 25 % en peso) y preferiblemente del 3 al 20 % en peso (por ejemplo, del 5 al 15 % en peso); o puede tener una concentración de yoduro de metilo de no menos del 1,5 % en
peso (por ejemplo, del 2 al 50 % en peso), no menos de preferiblemente el 2 % en peso (por ejemplo, del 3 al 40 %
en peso) y, más preferiblemente, no menos del 4 % en peso (por ejemplo, del 5 al 30 % en peso); o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 0,1 al 10% en peso (por ejemplo, del 0,5 al 7% en peso) y, más preferiblemente, del 1 al 5% en peso (por ejemplo, del 1,5 al 3.5% en peso). La fase acuosa puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 1 al 30 % en peso (por ejemplo, del 3 al 25 % en peso), preferiblemente del 5 al 20 % en peso (por ejemplo, del 7 al 15 % en peso), o del 5 al 10 % en peso. La fase acuosa
puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 5 al 60 % en peso (por ejemplo, del 10 al 50 %
en peso), preferiblemente del 20 al 40 % en peso (por ejemplo, del 25 al 35 % en peso), o puede tener una concentración de ácido acético del 15 al 35 % en peso (por ejemplo, del 20 al 30 % en peso). La fase acuosa puede
tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 10 al 90 % en peso (por ejemplo, del 25 al 80 % en peso) y preferiblemente del 30 al 75 % en peso (por ejemplo, del 40 al 70 % en peso). La fase acuosa puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0 al 0,3 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 0,2 % en peso) y preferiblemente de 5 ppm al 0,1 % en peso (por ejemplo, de 10 a 500 ppm). La fase acuosa puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, de 100 ppm al 7 % en peso (por ejemplo, de 500 ppm al 5 % en peso) y preferiblemente del 0,1 al 3 % en peso (por ejemplo, del 0,3 al 2 % en peso).
La corriente de ácido acético o la corriente de corte lateral (3B) pueden tener una concentración de CRP de, por ejemplo, de 0 a 2000 ppm (por ejemplo, de 0 a 1000 ppm), preferiblemente de 0 a 500 ppm (por ejemplo, de 1 a
100 ppm) y, más preferiblemente, de 0 a 50 ppm o puede tener la concentración de CRP sustancialmente no mayor que el límite de detección o medible. La corriente de ácido acético (3B) puede tener una concentración de yoduro de
metilo de, por ejemplo, del 0 al 15 % en peso (por ejemplo, del 0,3 al 10 % en peso) y preferiblemente del 0,5 al 7 %
en peso (por ejemplo, del 1 al 5 % en peso). La corriente de ácido acético (3B) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0 al 15 % en peso (por ejemplo, del 0,3 al 10 % en peso) y preferiblemente del
0,5 al 8 % en peso (por ejemplo, del 1 al 5 % en peso). La corriente de ácido acético (3B) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 0 al 15% en peso (por ejemplo, del 0,3 al 10% en peso) y preferiblemente del 0,5 al 5 % en peso (por ejemplo, del 1 al 3 % en peso). La corriente de ácido acético (3B) puede
tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 0 a 1000 ppm (por ejemplo, de 0 a 100 ppm) y preferiblemente de 0 a 50 ppm (por ejemplo, de 0 a 10 ppm) o puede tener una concentración de dimetil éter sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente de ácido acético (3B) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0 al 0,5 % en peso), preferiblemente de 0 a 5000 ppm (por ejemplo, de 0 a 1000 ppm) y, más preferiblemente, de 0 a 100 ppm o puede
tener una concentración de metanol sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente de ácido
acético o corriente de corte lateral (3B) contiene estos componentes, contaminantes inevitables (incluyendo impurezas o subproductos) y ácido acético como el resto. La corriente de ácido acético (3B) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 87 al 99 % en peso (por ejemplo, del 88 al 98 % en peso) preferiblemente del 90 al 97 % en peso (por ejemplo, del 90 al 95 % en peso).
La corriente líquida de fondo (corriente de punto de ebullición más alto o fracción de punto de ebullición más alto)
(3C) (la línea 31) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, de 0 a 2000 ppm (por ejemplo, de 0 a
1000 ppm), preferiblemente de 0 a 500 ppm (por ejemplo, de 1 a 100 ppm) y, más preferiblemente, de 0 a 50 ppm o
puede tener la concentración de CRP sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente líquida de
fondo (3C) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 0 al 15 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 10% en peso), preferiblemente del 0,1 al 8% en peso (por ejemplo, del 0,2 al 5% en peso) y, más preferiblemente, del 0,5 al 3 % en peso. La corriente líquida de fondo (3C) puede tener una concentración de acetato
de metilo y una concentración de agua de, por ejemplo, del 0 al 15 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 10 % en peso), preferiblemente del 0,3 al 8 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 5 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,7 al 3 %
en peso (por ejemplo, del 1 al 2 % en peso). La corriente líquida de fondo (3C) puede tener una concentración de
ácido acético de, por ejemplo, del 60 al 99 % en peso (por ejemplo, del 70 al 99 % en peso), preferiblemente del 80
al 98 % en peso (por ejemplo, del 85 al 98 % en peso) y, más preferiblemente, del 90 al 98 % en peso. La corriente
líquida de fondo (3C) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 0 a 1000 ppm (por ejemplo, de 0 a 100 ppm) y preferiblemente de 0 a 50 ppm (por ejemplo, de 0 a 10 ppm) o puede tener una concentración de
dimetil éter sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente líquida de fondo (3C) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0 al 0,5 % en peso), preferiblemente de 0 a 5000 ppm (por ejemplo, de 0 a 1000 ppm) y, más preferiblemente, de 0 a 100 ppm o puede
tener una concentración de metanol sustancialmente no mayor que el límite de detección.
(5) Segundo etapa de destilación (columna de destilación)
En la segunda etapa de destilación (columna de destilación) (5), la primera corriente de cabeza (3A) alimentada a través de las líneas de alimentación 43b, 44 [en la realización ilustrada, el condensado de la etapa de separación líquido-líquido (4)] se destila para formar una zona de concentración (una zona con altas concentraciones de CRP que incluye al menos acetaldehído y yoduro de metilo) en la posición superior de la columna de destilación. A la zona de concentración, se añade un extractor que puede extraer CRP preferentemente al yoduro de metilo para extraer al menos CRP, y una mezcla de extracción (fracción licuada, líquido que cae) que cae de la zona de concentración se retira como una corriente de corte lateral (5B) de la columna de destilación. La mezcla de extracción tiene una concentración de CRP significativamente más alta que la primera corriente de cabeza o composición mixta (3A) alimentada a la segunda columna de destilación (5). Retirar la mezcla de extracción como la corriente de corte lateral (5B) permite que los CRP se separen o eliminen de manera efectiva.
Suponiendo que el número total de platos de la columna de destilación es "100" y el fondo es el plato "cero" (0), la posición (puerto de alimentación, o plato o bandeja de alimentación) en la que la composición mixta o corriente de cabeza (3A) [en la realización ilustrada, la fase orgánica y/o la fase acuosa de la etapa de separación líquido-líquido (4)] se alimenta a la segunda columna de destilación (5) se puede seleccionar del intervalo del 1er al 70° plato desde el fondo de la columna de destilación, y, por ejemplo, puede ser del 1er al 50° plato (por ejemplo, del 3er al 45° plato), preferiblemente del 4° al 40° plato (por ejemplo, del 5° al 35° plato) desde el fondo de la columna de destilación. En otras palabras, suponiendo que el nivel de altura de la parte de destilación de la columna de destilación es "1", la composición mixta o corriente de cabeza (3A) puede, por ejemplo, ser alimentado a un nivel de altura de 0,01/1 a 0,7/1 (por ejemplo, de 0,01/1 a 0,5/1), preferiblemente de 0,03/1 a 0,45/1 (por ejemplo, de 0,04/1 a 0,4/1) y, más preferiblemente, de 0,05/1 a 0,35/1 desde el fondo. Por ejemplo, para una columna de destilación de platos que tiene el número real total de etapas (o platos) de 43, el plato de alimentación al que se alimenta la composición mixta (3A) puede ser del 1er al 20° plato, preferiblemente del 2° al 15° plato y, más preferiblemente, del 4° al 10° plato desde el fondo de la columna de destilación. Por ejemplo, para una columna de destilación de platos que tiene el número real total de etapas (o platos) de 10, el plato de alimentación al que se alimenta la composición mixta (3A) puede ser del 1er al 7° plato, preferiblemente del 1er al 5° plato y, más preferiblemente, del 1er al 3er plato desde el fondo de la columna de destilación.
La columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) está provista de una unidad receptora o de contención, por ejemplo, un receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) (51); la unidad permite la transferencia hacia arriba del vapor o la fracción de evaporación de la primera corriente de cabeza (3A) [en la realización ilustrada, el condensado de la etapa de separación líquido-líquido (4)] a la zona de concentración y la contención de la cantidad total de la mezcla de extracción (o líquido que cae) que cae de la zona de concentración. Ocasionalmente, la mezcla de extracción puede someterse a separación líquido-líquido en una unidad receptora capaz de recibir el líquido que cae como una mezcla del refinado (líquido de yoduro de metilo) y el extracto.
El receptor está dispuesto en una posición más alta que puerto de alimentación de la primera corriente de cabeza (3A) y en una posición más baja que el puerto de adición del extractor. El receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) tiene una estructura habitual, por ejemplo, una bandeja capaz de recibir la mezcla de extracción (líquido, líquido que cae) que cae de la zona de concentración, y chimeneas cilíndricas huecas; cada chimenea se proyecta o se extiende desde el borde de la abertura de la bandeja hacia la parte superior de la columna (hacia arriba) y permite que el vapor o la fracción evaporada de la primera corriente de cabeza (3A) se eleve o transfiera a la zona de concentración. La chimenea tiene una abertura superior a la que se une una cubierta (una capucha o una tapa); la cubierta permite que la fracción de vapor o evaporación se mueva hacia arriba o pase a su través. El receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) puede estar provisto de un puerto de retirada o una línea de retirada para retirar un líquido en la bandeja. La estructura del receptor (por ejemplo, la bandeja de chimenea) no se limita a la estructura descrita anteriormente. La chimenea, si fuese necesaria la tapa, puede tener poros pequeños que permitan el paso de la fracción de vapor o evaporación. La bandeja puede tener una estructura de embudo, una estructura curva u otras estructuras. El receptor (bandeja de chimenea) puede tener una relación de apertura (una relación de área de las aberturas con respecto a toda la superficie de la bandeja) del 5 al 90 %, por ejemplo, del 10 al 50 % (por ejemplo, del 15 al 40 %), y preferiblemente del 15 al 35 %.
En la segunda columna de destilación (5) provista de dicha unidad o receptor (bandeja de chimenea), el extractor se añade a la zona de concentración formada por encima del receptor. La zona de concentración se forma en un espacio entre el puerto de alimentación y la parte superior de la columna. Debido al bajo punto de ebullición del acetaldehído y al yoduro de metilo, la zona de concentración se puede formar en un espacio superior (el lado superior de la columna), en particular, un espacio en o cerca de la parte superior de la columna. Así, el receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) puede estar dispuesto en una posición superior de la segunda columna de destilación (5). Los CRP que incluyen al menos acetaldehído se extraen eficientemente retirando la corriente de corte lateral (5B) de la zona de concentración y, por lo tanto, la posición del receptor [la posición de un puerto que retira la corriente de corte lateral (5B)] es prácticamente superior que el puerto de alimentación de la composición mixta (3A). El receptor [un puerto que retira la corriente de corte lateral (5B)] no está limitado a una posición particular, y puede disponerse al mismo nivel de altura que el nivel de altura del puerto de alimentación (o plato de alimentación) de la primera corriente de cabeza o composición mixta (3A) o puede disponerse en una zona de recuperación más baja que el puerto de alimentación. Específicamente, el nivel de altura del receptor puede ser el mismo que el del puerto de alimentación de la primera corriente de cabeza o composición mixta (3A) o puede ser mayor o menor que el del puerto de alimentación de la composición mixta (3A). En un caso donde el receptor está dispuesto en una posición más baja que el puerto de alimentación de la primera corriente de cabeza o composición mixta (3A), el receptor se coloca en una parte más alta que la corriente de fondo.
El nivel de altura del receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) en la columna de destilación es superior a la parte de alimentación o bandeja de alimentación de la primera corriente de cabeza (3A). De acuerdo con el número de platos de la columna de destilación, el nivel de altura del receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) está entre el plato más alto de la columna (el 1er plato desde la parte superior de la columna) y un plato al menos un plato por encima de la parte de alimentación o bandeja de alimentación de la primera corriente de cabeza (3A) o se sitúa en o cerca de la parte superior (o cabeza) de la columna. Suponiendo que el número total de platos de la columna de destilación es 100, la posición (nivel de altura) del receptor puede seleccionarse del intervalo correspondiente del 2° al 70° plato desde la parte superior de la columna de destilación y, por ejemplo, puede corresponder del 2° al 60° plato (por ejemplo, del 2° al 45° plato), preferiblemente del 2° al 30° plato (por ejemplo, del 2° al 25° plato) y, más preferiblemente, del 2° al 10° plato (por ejemplo, del 2° al 7° plato) desde la parte superior de la columna de destilación. En otras palabras, suponiendo que el nivel de altura de la parte de destilación de la columna de destilación es "1", el receptor puede formarse a un nivel de altura de 0,02/1 a 0,7/1 (por ejemplo, de 0,02/1 a 0,6/1), preferiblemente de 0,02/1 a 0,45/1 (por ejemplo, de 0,02/1 a 0,3/1) y, más preferiblemente, de 0,02/1 a 0,25/1 (por ejemplo, de 0,02/1 a 0,1/1) desde la parte superior de la columna de destilación. Por ejemplo, en un caso donde la columna de destilación es una columna de destilación de platos que tiene el número total real de etapas (o platos) de 43, el receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) puede estar dispuesto en lugar de un plato entre el plato más alto de la parte superior de la columna (el 1er plato desde la parte superior de la columna) o la parte superior de la columna y un plato que está situada al menos en un plato por encima de la parte de alimentación o bandeja de alimentación de la primera corriente de cabeza (3A) (por ejemplo, un plato que está al menos 5 platos por encima de la bandeja de alimentación); o el receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) puede estar dispuesto en lugar de un plato entre el plato más alto de la parte superior de la columna y un plato que se sitúa 25 platos más abajo que el plato más alto (el 25° plato) (preferiblemente el 10° plato desde el plato más alto, más preferiblemente el 5° plato desde el plato más alto, y particularmente el 3er plato desde el plato más alto). Más específicamente, el plato de corte lateral (receptor) de la corriente de corte lateral (5B) puede situarse en el plato superior de la columna de destilación (el 1er plato), el 2° o 3er plato más alto (en particular, el plato más alto o el 2° plato más alto).
En un caso donde la columna de destilación es una columna de destilación de platos que tiene el número total real de etapas (o platos) de 10, el receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) puede estar dispuesto en lugar de un plato entre el plato más alto de la parte superior de la columna (el 1er plato desde la parte superior de la columna) o la parte superior de la columna y un plato que se sitúa al menos un plato por encima de la parte de alimentación o bandeja de alimentación de la primera corriente de cabeza (3A) (por ejemplo, un plato que está al menos 5 platos por encima de la bandeja de alimentación); o el receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea) puede estar dispuesto en lugar de un plato entre el plato superior de la parte superior de la columna y un plato que está situado 10 platos más abajo que el plato superior (el 10° plato) (preferiblemente el 5° plato desde el plato más alto, más preferiblemente el 2° plato desde el plato más alto, y particularmente el 1er plato desde el plato más alto). Más específicamente, el plato de corte lateral (receptor) de la corriente de corte lateral (5B) puede situarse en el plato superior de la columna de destilación (el 1er plato), el 2° o 3er plato más alto (en particular, el plato más alto o el 2° plato más alto).
El extractor normalmente se puede añadir a la parte superior de la segunda columna de destilación (5) [por ejemplo, al plato más alto de la columna, o entre la parte superior de la columna y un plato que está situado al menos un plato por encima de la parte de alimentación o bandeja de alimentación de la primera corriente de cabeza (3A)]. Suponiendo que la columna de destilación tiene el número total de platos de 100, el plato de alimentación del extractor puede ser un plato en o cerca de la parte superior de la columna de destilación (5), por ejemplo, del plato 0 al 50° (por ejemplo, del 1er al 25° plato), preferiblemente del 1er al 20° plato (por ejemplo, del 1er al 15° plato) y, más preferiblemente, del 1er al 10° plato desde la parte superior de la columna de destilación. En otras palabras, suponiendo que el nivel de altura de la parte de destilación de la columna de destilación es "1", el extractor puede alimentarse, por ejemplo, a un nivel de altura de 0/1 (la parte superior de la columna) a 0,5/1 (por ejemplo, de 0,01/1 a 0,25/1), preferiblemente de 0,01/1 a 0,2/1 (por ejemplo, de 0,01/1 a 0,15/1) y, más preferiblemente, de 0,01/1 a 0,1/1 desde la parte superior de la columna. Por ejemplo, en un caso donde la columna de destilación es una columna de destilación de platos que tiene el número total real de etapas (o platos) de 43, el extractor se puede añadir a un plato en o cerca de la parte superior de la columna de destilación (5) (por ejemplo, del 0 al 20° plato, preferiblemente del más alto al 10° plato, más preferiblemente del más alto al 5° plato, y particularmente del más alto al 3er plato). En un caso donde la columna de destilación es una columna de destilación de platos que tiene el número total real de etapas (o platos) de 10, el extractor se puede añadir a un plato en o cerca de la parte superior de la columna de destilación (5) (por ejemplo, del 0 al 7° plato, preferiblemente del más alto al 5° plato, más preferiblemente del más alto al 3er plato, y particularmente del más alto al 2° plato). Para aumentar la eficiencia de extracción añadiendo a contracorriente el extractor a la fracción de vapor o evaporación ascendente, el extractor normalmente se puede añadir al plato más alto de la segunda columna de destilación (5). Para aumentar la eficiencia de extracción, el extractor se puede añadir en forma de gota, en particular, se puede añadir pulverizando o rociando. El extractor puede tener una temperatura de, por ejemplo, de 0 a 60 °C, preferiblemente de 10 a 50 °C y, más preferiblemente, de 20 a 40 °C, o puede tener una temperatura ordinaria (por ejemplo, de 15 a 25 °C). El extractor se puede añadir como un extractor templado o calentado (por ejemplo, calentado de 30 a 150 °C y preferiblemente de 50 a 110 °C) o en forma de vapor (incluido vapor sobrecalentado).
El extractor es capaz de extraer los CRP que incluyen al menos acetaldehído preferentemente a yoduro de metilo. El extractor es preferiblemente separable de la fase de yoduro de metilo por separación líquido-líquido. Específicamente, el extractor preferido puede separar la mezcla de extracción (5B) en una fase superior y una fase inferior. En particular, el extractor incluye preferiblemente un extractor acuoso que contiene al menos agua, por ejemplo, agua y un disolvente mixto que contiene agua y un disolvente orgánico soluble en agua [por ejemplo, un alcohol (un monool) tal como metanol, un glicol tal como etilenglicol, un alcohol polihídrico tal como glicerina, acetona, un éster y un éter]. Entre estos extractores, se prefiere el agua. La alimentación de agua como extractor conserva o mantiene la mezcla de extracción (o la mezcla de extracción de gotas) en un estado separado líquidolíquido para separar ventajosamente la mezcla de extracción en dos fases.
El extractor puede contener agua y al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en CRP, yoduro de metilo, ácido acético, acetato de metilo, dimetil éter y un componente presente en el proceso (todos los componentes, incluidas las impurezas descritas anteriormente). Tal extractor puede ser un disolvente acuoso producido en el proceso [por ejemplo, una fase acuosa 43a producida en la etapa de separación líquido-líquido (4) de la primera corriente de cabeza (3A), una corriente de proceso acuosa tal como los extractos 62, 67 y 69 producidos en la segunda etapa de separación líquido-líquido (6) (por ejemplo, una corriente de proceso acuosa que contiene acetaldehído) y otras corrientes de proceso acuosas que contienen acetaldehído (por ejemplo, una fase acuosa formada por extracción de CRP con agua)]. El extractor también puede incluir una solución acuosa (por ejemplo, una solución acuosa que contiene acetaldehído y yoduro de metilo) obtenible por tratamiento de absorción de una descarga gaseosa con agua, la descarga gaseosa producida a partir del proceso. La descarga gaseosa puede incluir, por ejemplo, descargas gaseosas producidas en una diversidad de operaciones unitarias en el proceso, tales como las descargas gaseosas producidas en el reactor (1), el evaporador instantáneo (2), la primera columna de destilación (3), la segunda columna de destilación (5) o la unidad de separación 6a, la tercera columna de destilación (7), la cuarta columna de destilación (8) u otras.
De acuerdo con la presente invención, no toda la columna de destilación, sino un espacio (o zona) entre el puerto (o posición) de adición del extractor y el receptor (posición de corte lateral) puede usarse como un espacio de extracción (una zona de extracción); el vapor o fracción vaporizada en la zona de concentración (en particular, al menos acetaldehído y yoduro de metilo contenidos en la zona) se puede extraer con el extractor. Por lo tanto, los CRP se pueden extraer de manera eficiente con una cantidad menor de extractor con respecto a la cantidad de extractor utilizada para un proceso que retira la mezcla de extracción (5B) como la corriente de fondo (5C). Por ejemplo, la relación en peso del caudal del extractor con respecto al caudal de la primera corriente de cabeza (3A) (en términos de corriente líquida) [la primera/la segunda] puede seleccionarse de un intervalo de 0,0001/100 a 100/100 (por ejemplo, de 0,001/100 a 50/100) o normalmente puede ser de 0,0001/100 a 20/100 (por ejemplo, de 0,001/100 a 10/100), preferiblemente de 0,01/100 a 8/100 y, más preferiblemente, de 0,1/100 a 5/100. Así, la mezcla de iones del extracto o el líquido que cae [o la corriente de corte lateral (5B)] en la columna de destilación puede formar una corriente de líquido [o corriente de corte lateral (5B)] que tiene un bajo contenido de extractor; la corriente líquida que puede separarse bifásicamente puede formar una fase acuosa (una pequeña cantidad de una fase acuosa o extracto) y una fase orgánica (una gran cantidad de una fase orgánica o refinado).
Ocasionalmente, de acuerdo con la combinación convencional de destilación de eliminación de acetaldehído (AD) con extracción con agua, se extrae una fase orgánica concentrada en CRP (o fase de yoduro de metilo) con sustancialmente la misma cantidad de agua de extracción que la fase orgánica concentrada en CRP. Por el contrario, de acuerdo con la presente invención, la cantidad del agua de extracción es del 0,1 % a 10 % de la fase orgánica concentrada en CRP (o fase de yoduro de metilo). Así, en un caso donde la concentración de CRP en la fase orgánica es sustancialmente la misma, la concentración de CRP en la fase acuosa se puede aumentar significativamente en comparación con la destilación extractiva con agua convencional. En otras palabras, Los CRP se pueden extraer con agua de manera eficiente incluso si la fase orgánica tiene una baja concentración de CRP y, por lo tanto, la zona de separación (el número real de etapas (o platos) o el número de etapas teóricas (o platos)) de la columna de destilación puede ser reducido en comparación con la técnica convencional, eliminar el acetaldehído con un coste menor. Entre tanto, independientemente de la cantidad de la fase orgánica, la fase orgánica tiene una concentración alta (sustancialmente equivalente) de yoduro de metilo; a la misma concentración de acetaldehído (AD) en la fase acuosa, la concentración de yoduro de metilo (Mel) disuelto en la fase acuosa es baja y apenas cambia, independientemente de la relación de cantidad de la fase acuosa y la fase orgánica después de la extracción. Así, de acuerdo con la presente invención, a pesar de que se usa una cantidad extremadamente pequeña del extractor con respecto a la cantidad de la fase orgánica que se va a extraer, la relación (relación Mel/AD) de yoduro de metilo (Mel) con respecto al acetaldehído (AD) se puede reducir en comparación con la combinación convencional de la destilación de eliminación de acetaldehído con extracción con agua, y los CRP se pueden eliminar de manera efectiva bajo la condición de reducir un pérdida de yoduro de metilo hacia el exterior del sistema con una pequeña zona de destilación y un bajo coste.
Ocasionalmente, los ejemplos del Documento de Patente 2 (TABLA 2) divulgan que, en la destilación extractiva con agua usando una segunda columna de destilación, el agua se alimenta a la parte superior de la columna, se destila un líquido de alimentación que tiene una concentración de acetaldehído del 31 % en peso en la segunda columna de destilación, y se retira una corriente de fondo acuosa del fondo de la columna, y se reduce la concentración de acetaldehído del 31 % en peso en el líquido de alimentación hasta 22,4 % en peso en la corriente de fondo. Sin embargo, la destilación extractiva con agua descrita en el Documento de Patente 2 requiere 100 o más veces la cantidad de extractor que la segunda etapa de destilación (5) de acuerdo con la presente invención. Ocasionalmente, de acuerdo con la presente invención, el yoduro de metilo se puede retirar como la corriente de cabeza o composición mixta (3A) desde un lado de la columna de destilación (5), mientras que de acuerdo con el Documento de Patente 2, el yoduro de metilo se retira principalmente de la parte superior de la columna; ambos son bastante diferentes en la forma de separación del yoduro de metilo. De acuerdo con la presente invención, se puede obtener una corriente de fondo que tiene una alta concentración de yoduro de metilo retirando la corriente de corte lateral de la segunda columna de destilación (5) y devolviendo la corriente extraída a la segunda columna de destilación (5). Si, según el proceso del Documento de Patente 2, la cantidad del extractor (por ejemplo, agua) alimentada a la parte superior de la columna de destilación es 100 o más veces mayor que la del extractor en la presente invención (por ejemplo, la cantidad del extractor es sustancialmente igual o mayor que la cantidad del líquido de alimentación), la relación de la velocidad de fondo/velocidad de alimentación según el Documento de Patente 2 es 100 o más veces mayor que la velocidad de fase acuosa/velocidad de alimentación de corte lateral en la presente invención. Así, en un caso donde la corriente acuosa de fondo se descarga directamente al exterior del sistema o se destila para la separación del acetaldehído y el yoduro de metilo del agua, al menos 5 a 10 o más veces la cantidad de yoduro de metilo se descarga al exterior del sistema en comparación con la presente invención debido al yoduro de metilo disuelto en la corriente de fondo (corriente acuosa). Además, a diferencia, por tanto, de la presente invención, de acuerdo con el Documento de Patente 2, la mayor parte del yoduro de metilo se retira de la parte superior de la columna y, por lo tanto, se requiere una gran cantidad de energía, lo cual es antieconómico.
Adicionalmente, dado que la mezcla de extracción, no como la corriente inferior o corriente de fondo (5C), sino como la corriente de corte lateral (5B), se retira de un puerto de retirada de un receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea), Los CRP, que incluyen al menos acetaldehído y yoduro de metilo, se pueden separar entre sí, incluso si el número de platos de la columna de destilación disminuye significativamente. Por ejemplo, suponiendo que el número total de platos de la columna de destilación es 100 en el proceso convencional, El número de platos de la columna de destilación en la presente invención puede reducirse de 5 a 80 (por ejemplo, de 10 a 80), preferiblemente de 7 a 70 (por ejemplo, de 12 a 60), más preferiblemente de 8 a 50 (por ejemplo, de 15 a 50 ), y particularmente de 10 a 40 (por ejemplo, de 20 a 40). Incluso si una columna de destilación tiene 8 a 20 (por ejemplo, 10 a 15) platos, Los CRP y el yoduro de metilo pueden separarse de manera efectiva. En otras palabras, suponiendo que la columna de destilación habitual tiene un espacio de separación (espacio de destilación) de "100", una columna de destilación que tiene un espacio de separación de, por ejemplo, de 5 a 80 (por ejemplo, de 10 a 80), preferiblemente de 7 a 50 (por ejemplo, de 8 a 30) y, más preferiblemente, de 10 a 30 (por ejemplo, de 10 a 20) también permiten la separación efectiva de CRP y yoduro de metilo entre sí.
En un caso donde se lleva a cabo una separación por membrana de los CRP después de la destilación extractiva en la segunda columna de destilación (5), suponiendo que el número total de platos de la columna de destilación (5) es 100 igual al de la columna de destilación del Documento de Patente 2, El número de platos de la columna de destilación en la presente invención puede reducirse de 5 a 20. Por ejemplo, en un caso donde una fase acuosa que tiene una relación más alta de yoduro de metilo/CRP que una corriente de proceso antes de la eliminación del CRP se retira en la destilación extractiva por la segunda columna de destilación (5) y luego los CRP se separan de la fase retirada en una etapa sucesiva (por ejemplo, separación por membrana), El número de platos de la columna de destilación (5) puede reducirse significativamente de forma adicional como se ha descrito anteriormente.
De la columna de destilación, se retira al menos una parte de la mezcla de extracción (5B). La mezcla de extracción retenida en la bandeja normalmente puede retirarse continuamente. Específicamente, la mezcla de extracción se puede retirar de la columna de destilación dependiendo de la cantidad de líquido que cae de la zona de concentración (la cantidad total del líquido que cae).
En tal proceso, incluso si la primera corriente de cabeza (3A) contiene un componente anfipático (tal como acetato de metilo o ácido acético) que tiene una alta afinidad con los CRP y el yoduro de metilo, los CRP en la primera corriente de cabeza (3A) pueden extraerse de manera efectiva a la corriente de corte lateral o la mezcla de extracción (5B), y así los CRP pueden separarse y eliminarse. Por ejemplo, la concentración de acetaldehído en la corriente de corte lateral (5B) es mayor que la de la primera corriente de cabeza (3A) y la de la corriente de fondo (5C). Por ejemplo, la concentración de CRP en la corriente de corte lateral (5B) [la fase acuosa de la corriente de corte lateral (5B)] es de 10 a 1000 veces (por ejemplo, de 20 a 800 veces), preferiblemente de 30 a 500 veces (por ejemplo, de 50 a 200 veces) y, más preferiblemente, de 50 a 170 veces (por ejemplo, de 60 a 150 veces) tan grande como la de la primera corriente de cabeza (corriente gaseosa o una corriente de condensado de la misma) (3A).
La relación de acetaldehído con respecto al yoduro de metilo en la corriente de corte lateral (5B) es mayor que la de la primera corriente de cabeza (3A) y es mayor que la de la corriente de fondo (5C).
La temperatura interna de la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) depende de una presión interna de la misma. A la presión interna de una presión atmosférica, la columna de destilación puede tener una temperatura máxima de la columna de, por ejemplo, 15 a 120 °C (por ejemplo, de 18 a 100 °C), preferiblemente de 20 a 90 °C (por ejemplo, de 20 a 80 °C) y, más preferiblemente, de 20 a 70 °C (por ejemplo, de 25 a 70 °C), o puede tener una temperatura de fondo de columna de, por ejemplo, de 35 a 150 °C (preferiblemente de 40 a 120 °C). La columna de destilación puede tener una presión en la parte superior de la columna (presión absoluta) de, por ejemplo, 0,1 a 0,5 MPa. En la segunda etapa de destilación (5), otras condiciones de destilación (por ejemplo, el número de etapas teóricas de la columna de destilación y la relación de reflujo) pueden ser las mismas que en la primera etapa de destilación (3).
La segunda corriente de cabeza (5A) (una mezcla de una fase acuosa y una fase orgánica cuando la corriente se separa en estas fases; una mezcla en una línea 53, una mezcla de una corriente en una línea 61 y una corriente en una línea 62) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 1 al 75 % en peso (por ejemplo, del 10 al 70 % en peso), preferiblemente del 20 al 65 % en peso (por ejemplo, del 25 al 60 % en peso) y, más preferiblemente, del 30 al 55 % en peso (por ejemplo, del 35 al 50 % en peso); o puede tener una concentración de CRP del 50 al 95 % en peso (por ejemplo, del 75 al 90 % en peso) y preferiblemente del 80 al 90 % en peso. La segunda corriente de cabeza (5A) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 1 al 85 % en peso (por ejemplo, del 10 al 80 % en peso), preferiblemente del 20 al 80 % en peso (por ejemplo, del 30 al 75 % en peso) y, más preferiblemente, del 40 al 75 % en peso (por ejemplo, del 50 al 70 % en peso); o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 5 al 30 % en peso (por ejemplo, del 7 al 25 % en peso) y preferiblemente del 10 al 20 % en peso. La segunda corriente de cabeza (5A) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0 al 10 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 7 % en peso), preferiblemente del 0,02 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,03 al 2 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,05 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 0,5 % en peso), o puede tener una concentración de acetato de metilo del 0,2 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,3 al 0,7 % en peso). La segunda corriente de cabeza (5A) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 3 % en peso) y preferiblemente del 0 al 2 % en peso (por ejemplo, 10 ppm al 1 % en peso), o puede tener una concentración de ácido acético sustancialmente no mayor que el límite de detección. Adicionalmente, la segunda corriente de cabeza (5A) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 0 al 30 % en peso (por ejemplo, del 0,02 al 10 % en peso), preferiblemente del 0,05 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,07 al 1 % en peso), y preferiblemente del 0,1 al 0,5 % en peso. La segunda corriente de cabeza (5a ) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0 al 2,5 % en peso (por ejemplo, de 10 ppm al 2 % en peso) y preferiblemente de 100 ppm al 1,5% en peso (por ejemplo, del 0,1 al 1 % en peso). La segunda corriente de cabeza (5A) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 0,5% en peso, preferiblemente del 0 al 0.3 % en peso y, más preferiblemente, de 0 a 2500 ppm (por ejemplo, de 0 a 1000 ppm), o puede tener una concentración de metanol sustancialmente no mayor que el límite de detección. La reducción del número de etapas de destilación (o platos) de la segunda columna de destilación (5) (por ejemplo, la reducción del número real de etapas (o platos) de 100 a no más del 15% (o de 10 a 15) ) puede tender a aumentar la concentración de CRP en la segunda corriente de cabeza (5A) y a disminuir la concentración de yoduro de metilo en la segunda corriente de cabeza (5A).
La segunda corriente de cabeza (5A) (la línea 53 justo antes de un condensador C3) (una mezcla de una fase acuosa y una fase orgánica cuando la segunda corriente de cabeza se separa en estas fases) puede tener una temperatura a una presión atmosférica de, por ejemplo, de 15 a 110 °C (por ejemplo, de 18 a 90 °C) y preferiblemente de 20 a 80 °C (por ejemplo, de 20 a 70 °C).
La descarga gaseosa del condensador C3 es rica en dimetil éter, CRP y yoduro de metilo. La descarga gaseosa del condensador C3 puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 1 al 75 % en peso (por ejemplo, del 10 al 70 % en peso), y preferiblemente del 20 al 65 % en peso (por ejemplo, del 30 al 60 % en peso), o puede tener una concentración de CRP del 35 al 65 % en peso. La descarga gaseosa puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 1 al 55 % en peso (por ejemplo, del 5 al 50 % en peso) y preferiblemente del 7 al 45 % en peso (por ejemplo, del 10 al 40% en peso). La descarga gaseosa puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0,1 al 20 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 15 % en peso) y preferiblemente del 1 al 12 % en peso (por ejemplo, del 2 al 10 % en peso). La descarga gaseosa puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,0001 al 3 % en peso), preferiblemente del 0 al 2,5 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 2 % en peso), y preferiblemente del 0,01 al 1 % en peso, o puede tener una concentración de ácido acético sustancialmente no mayor que el límite de detección. La descarga gaseosa puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 2,5 % en peso) y preferiblemente del 0 al 2 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 1,5 % en peso), o puede tener una concentración de agua sustancialmente no mayor al límite de detección. La descarga gaseosa puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0,1 al 90 % en peso (por ejemplo, del 1 al 80 % en peso), preferiblemente del 3 al 80 % en peso (por ejemplo, del 5 al 70 % en peso) y, más preferiblemente, del 10 al 60 % en peso (por ejemplo, del 20 al 50 % en peso). La descarga gaseosa puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 3 % en peso) y preferiblemente del 0 al 2,5 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 2 % en peso).
La corriente de corte lateral (5B) (una mezcla de una fase acuosa y una fase orgánica cuando la corriente se separa en estas fases; una mezcla en una línea 63, una mezcla de una corriente en la línea 61 y una corriente en la línea 62) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 0,1 al 90 % en peso (por ejemplo, del 0,2 al 70 % en peso), preferiblemente del 0,3 al 60 % en peso (por ejemplo, del 0,4 al 50 % en peso), más preferiblemente del 0,5 al 40 % en peso (por ejemplo, del 1 al 20 % en peso), y particularmente del 2 al 10 % en peso (por ejemplo, del 3 al 7 % en peso); o puede tener una concentración de CRP del 0,1 al 10 % en peso, preferiblemente del 0,5 al 7 % en peso y, más preferiblemente, del 1 al 5 % en peso; o puede tener una concentración de CRP del 3 al 10 % en peso (por ejemplo, del 5 al 8 % en peso). La corriente de corte lateral (5B) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 1 al 99 % en peso (por ejemplo, del 5 al 97 % en peso), preferiblemente del 10 al 95 % en peso (por ejemplo, del 20 al 95 % en peso) y, más preferiblemente, del 30 al 95 % en peso; o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 50 al 99 % en peso (por ejemplo, del 65 al 98 % en peso), preferiblemente del 75 al 98 % en peso (por ejemplo, del 85 al 97 % en peso) y, más preferiblemente, del 90 al 97 % en peso; puede tener una concentración de yoduro de metilo del 75 al 95 % en peso (por ejemplo, del 80 al 93 % en peso). La corriente de corte lateral (5B) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0,1 a 20 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 10 % en peso) y preferiblemente del 0,7 al 7 % en peso (por ejemplo, del 0,7 al 5 % en peso), puede tener una concentración de acetato de metilo del 0,5 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 3 % en peso), o puede tener una concentración de acetato de metilo del 1 al 5 % en peso (por ejemplo, del 2,5 al 5 % en peso). La corriente de corte lateral (5B) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 3% en peso) y preferiblemente del 0,1 al 2% en peso, o puede tener una concentración de ácido acético sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente de corte lateral (5B) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 0,1 al 20 % en peso (por ejemplo, del 0,3 al 10 % en peso), preferiblemente del 0,5 al 5 % en peso y, más preferiblemente, del 0,8 al 3 % en peso (por ejemplo, del 1 al 2 % en peso). La corriente de corte lateral (5B) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0 al 3 % en peso (por ejemplo, del 0,0001 al 2 % en peso) y preferiblemente del 0,001 al 1,7 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 1,5% en peso), o una concentración de dimetil éter del 0,005 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 0,5 % en peso) o del 0,1 al 1 % en peso. La corriente de corte lateral (5B) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 3 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 2 % en peso) y preferiblemente del 0,01 al 1,5 % en peso (por ejemplo, del 0,05 al 1 % en peso). La reducción del número de etapas de destilación (o platos) de la segunda columna de destilación (5) (por ejemplo, la reducción del número real de etapas (o platos) de 100 a no más del 15% (o de 10 a 15) ) puede tender a aumentar ligeramente la concentración de CRP y la concentración de acetato de metilo en la corriente de corte lateral (5B) (una mezcla de una fase acuosa y una fase orgánica cuando la corriente se separa en estas fases; una mezcla en la línea 63, una mezcla de una corriente en la línea 61 y una corriente en la línea 62).
En un caso donde la corriente de corte lateral (5B) está separada líquido-líquido (o forma una fase orgánica y una fase acuosa), la fase orgánica (líneas 64, 68) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 0,1 al 90 % en peso (por ejemplo, del 0,2 al 70 % en peso) y preferiblemente del 0,3 al 60 % en peso (por ejemplo, del 0,4 al 50 % en peso), o puede tener una concentración de CRP del 0,1 al 20 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 20 % en peso) y preferiblemente del 1 al 10 % en peso (por ejemplo, del 2 al 5 % en peso), o puede tener una concentración de CRP del 3 al 10% en peso (por ejemplo, del 5 al 8,5% en peso). La fase orgánica puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 50 al 99 % en peso (por ejemplo, del 60 al 98 % en peso) y preferiblemente del 70 al 97 % en peso (por ejemplo, del 80 al 95 % en peso), o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 85 al 98 % en peso (por ejemplo, del 90 al 97 % en peso), o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 85 al 93 % en peso. La fase orgánica puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0,1 al 20 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 10 % en peso) y preferiblemente del 0,7 al 7 % en peso (por ejemplo, del 1 al 5 % en peso), o puede tener una concentración de acetato de metilo del 2 al 4,54 % en peso (por ejemplo, del 3 al 4 % en peso), o puede tener una concentración de acetato de metilo del 0,3 al 7 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 5 % en peso). La fase orgánica puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 3 % en peso), preferiblemente del 0,01 al 2 % en peso, y del 0,1 al 0,5 % en peso, o puede tener una concentración de ácido acético sustancialmente no mayor que el límite de detección. La fase orgánica puede tener una concentración de agua del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 3 % en peso) y preferiblemente del 0,05 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 0,3 % en peso). La fase orgánica puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0 al 2,5% en peso (por ejemplo, de 0 a 5000 ppm), preferiblemente de 1 ppm al 2 % en peso (por ejemplo, de 1 a 3000 ppm), más preferiblemente de 10 ppm al 1,5 % en peso (por ejemplo, de 10 a 2500 ppm) y, más preferiblemente, de 100 ppm al 1 % en peso (por ejemplo, de 100 a 2000 ppm). La fase orgánica puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 3 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 2 % en peso) y preferiblemente del 0 al 1,5 % en peso (por ejemplo, del 0,05 al 0,5 % en peso), o puede tener una concentración de metanol sustancialmente no mayor que el límite de detección. La reducción del número de etapas de destilación (o platos) de la segunda columna de destilación (5) (por ejemplo, la reducción del número real de etapas (o platos) de 100 a no más del 15 % (o de 10 a 15) ) puede tender a aumentar ligeramente la concentración de CRP y la concentración de acetato de metilo en la fase orgánica (las líneas 64, 68) líquido-líquido separadas de la corriente de corte lateral (5B).
En un caso donde la corriente de corte lateral (5B) está separada líquido-líquido (o forma una fase orgánica y una fase acuosa), la fase acuosa (líneas 66, 69) puede tener una concentración de CRP del 1 al 50 % en peso (por ejemplo, del 5 al 40 % en peso) y preferiblemente del 10 al 30 % en peso (por ejemplo, del 15 al 25 % en peso). La fase acuosa puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 0,01 al 10% en peso (por ejemplo, del 0,1 al 5 % en peso) y preferiblemente del 0,5 al 4 % en peso (por ejemplo, del 0,8 al 3 % en peso), o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 1 al 2 % en peso. La fase acuosa puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0,1 al 10 % en peso (por ejemplo, del 0,2 al 5 % en peso) y preferiblemente del 0,3 al 2 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 1 % en peso), o puede tener una concentración de acetato de metilo del 0,1 al 1,5 % en peso, o puede tener una concentración de acetato de metilo del 0,5 al 3 % en peso (por ejemplo, del 1 al 2 % en peso). La fase acuosa puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 3 % en peso) y preferiblemente del 0,01 al 2 % en peso, o puede tener una concentración de ácido acético sustancialmente no mayor que el límite de detección (0 % en peso). La fase acuosa puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0 al 1,5 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 1,2 % en peso) y preferiblemente del 0,001 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 1 % en peso). La fase acuosa puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0,1 al 10 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 8 % en peso) y preferiblemente del 1 al 6 % en peso (por ejemplo, del 1,5 al 5 % en peso). La fase acuosa normalmente contiene estos componentes, contaminantes inevitables (incluyendo impurezas o subproductos) y agua como el resto. La fase acuosa puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 50 al 95 % en peso (por ejemplo, del 60 al 93 % en peso) y preferiblemente del 70 al 90 % en peso (por ejemplo, del 75 al 85 % en peso), o puede tener una concentración de agua del 65 al 85 % en peso (por ejemplo, del 70 al 85 % en peso). La reducción del número de etapas de destilación (o platos) de la segunda columna de destilación (5) (por ejemplo, la reducción del número real de etapas (o platos) de 100 a no más del 15% (o de 10 a 15) ) puede tender a aumentar ligeramente la concentración de acetato de metilo en la fase acuosa (las líneas 66, 69) líquido-líquido separadas de la corriente de corte lateral (5B).
La concentración de CRP en la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral (5B) (la línea 63) [por ejemplo, la concentración de acetaldehído en la fase acuosa (extracto acuoso) (las líneas 66, 69) formada en la separación líquido-líquido] tiene una gran influencia en la relación de yoduro de metilo con respecto al acetaldehído (relación MeI/AD), es decir, la cantidad de yoduro de metilo que se descargará junto con acetaldehído al exterior del sistema. La cantidad de yoduro de metilo que se descargará al exterior del sistema se incrementa a una concentración de acetaldehído excesivamente baja o alta. Para reducir la cantidad de yoduro de metilo que se va a descargar (o reducir la relación MeI/AD), la concentración de CRP en la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral (5B) (la línea 63) (por ejemplo, la concentración de acetaldehído en la fase acuosa (extracto acuoso)) puede ser del 0,1 al 45 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 30 % en peso), preferiblemente del 1 al 25 % en peso (por ejemplo, del 1,5 al 15 % en peso) y, más preferiblemente, del 2 al 10 % en peso. La concentración efectiva de CRP en la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral (5B) (la línea 63) (en particular, la concentración de acetaldehído en la fase acuosa (extracto acuoso) (las líneas 66, 69)) puede ser del 5 al 45 % en peso, preferiblemente del 10 al 40 % en peso y, más preferiblemente, del 15 al 35 % en peso (por ejemplo, del 20 al 30 % en peso) o también puede ser del 10 al 25 % en peso (por ejemplo, del 12 al 25 % en peso).
La fase acuosa (líneas 66, 69), que es una fase líquido-líquido separada de la corriente de corte lateral (5B) contiene CRP enriquecidos que incluyen al menos acetaldehído y tiene una concentración de CRP mayor que una concentración de yoduro de metilo. La fase acuosa puede tener una relación (AD/MeI) de acetaldehído (Ad ) con respecto al yoduro de metilo (MeI) de, por ejemplo, de 3/1 a 50/1 (por ejemplo, de 4/1 a 40/1) y preferiblemente de 5/1 a 30/1 (por ejemplo, de 7/1 a 20/1), o puede ser de 8/1 a 15/1 (por ejemplo, de 10/1 a 15/1).
La corriente de corte lateral (5B) (la línea 63) puede tener una temperatura a una presión atmosférica de, por ejemplo, de 15 a 110 °C (por ejemplo, de 20 a 90 °C) y preferiblemente de 25 a 80 °C (por ejemplo, de 30 a 70 °C).
La corriente inferior (5C) (una línea 52) normalmente contiene yoduro de metilo como componente principal y es rica en yoduro de metilo. En un caso donde la primera corriente de cabeza (3A) a alimentar a la segunda columna de destilación (5) es un líquido homogéneo o una mezcla de una fase acuosa y una fase orgánica, la corriente inferior (5C) (la línea 52) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, de 1 a 5000 ppm), preferiblemente de 0 a 2500 ppm (por ejemplo, de 10 a 1000 ppm) y, más preferiblemente, de 50 a 500 ppm, o puede tener una concentración de CRP de 30 a 2500 ppm (por ejemplo, de 100 a 2000 ppm), o puede tener una concentración de CRP sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 10 al 85 % en peso (por ejemplo, del 25 al 80 % en peso) y preferiblemente del 40 al 75 % en peso (por ejemplo, del 50 al 70 % en peso); puede tener una concentración de yoduro de metilo del 50 al 99 % en peso (por ejemplo, del 60 al 95 % en peso) y preferiblemente del 70 al 90 % en peso (por ejemplo, del 75 al 88 % en peso), o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 1 al 75 % en peso (por ejemplo, del 5 al 65 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0 al 30 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 25 % en peso) y preferiblemente del 1 al 20 % en peso (por ejemplo, del 5 al 20 % en peso), o puede tener una concentración de acetato de metilo del 7 al 17 % en peso (por ejemplo, del 10 al 15 % en peso); o puede tener una concentración de acetato de metilo del 0 al 40 % en peso (por ejemplo, del 1 al 30 % en peso) y preferiblemente del 3 al 25 % en peso (por ejemplo, del 5 a 20 % en peso), o puede tener un acetato de metilo concentración del 7 al 18 % en peso (por ejemplo, del 10 al 17 % en peso), o puede tener una concentración de acetato de metilo del 5 al 15 % en peso. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 12 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 10 % en peso) y preferiblemente del 0,5 al 8 % en peso (por ejemplo, del 1 al 7 % en peso); o puede tener una concentración de ácido acético del 1 al 5 % en peso (por ejemplo, del 1 al 3 % en peso), o puede tener una concentración de ácido acético del 5 al 30 % en peso (por ejemplo, del 7 al 25 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, no menos del 1 % en peso (por ejemplo, del 5 al 89 % en peso), preferiblemente no menos del 10 % en peso (por ejemplo, del 15 al 87 % en peso) y, más preferiblemente, no menos del 20 % en peso (por ejemplo, del 30 al 85 % en peso); o puede tener una concentración de agua del 5 al 52 % en peso (por ejemplo, del 10 al 42 % en peso) y preferiblemente del 15 al 37 % en peso (por ejemplo, del 17 al 32 % en peso); o puede tener una concentración de agua del 0 al 10 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 5 % en peso), preferiblemente del 0,01 al 3 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 2 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,2 al 1 % en peso o mayor (por ejemplo, del 0,3 al 0,8 % en peso), o puede tener una concentración de agua del 5 al 65 % en peso (por ejemplo, del 15 al 60 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 0 a 2000 ppm (por ejemplo, de 1 a 1500 ppm) y preferiblemente de 10 a 1000 ppm (por ejemplo, de 50 a 500 ppm); o puede tener una concentración de dimetil éter de 0,01 a 1000 ppm y preferiblemente de 0,1 a 500 ppm (por ejemplo, de 1 a 100 ppm), o puede tener una concentración de dimetil éter sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 2 % en peso (por ejemplo, del 0,0001 al 1 % en peso) y preferiblemente del 0,001 al 0,5 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 0,3 % en peso) o puede tener una concentración de metanol del 0,1 al 1,5% en peso (por ejemplo, del 0,2 al 1 % en peso). En un caso donde la concentración de agua en la primera corriente de cabeza (3a ) a alimentar a la segunda columna de destilación (5) (o la relación de la fase acuosa 43b con respecto a la fase orgánica 44) aumenta, la corriente inferior (5C) (la línea 52) puede mostrar tendencias a disminuir la concentración de yoduro de metilo y la concentración de acetato de metilo y aumentar el contenido de agua, y aumentar ligeramente la concentración de metanol.
En un caso donde la primera corriente de cabeza (3A) a alimentar a la segunda columna de destilación (5) es una mezcla de una fase acuosa y una fase orgánica, la corriente inferior (5C) (la línea 52) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, de 1 a 5000 ppm), preferiblemente de 0 a 2500 ppm (por ejemplo, de 10 a 1000 ppm) y, más preferiblemente, de 50 a 500 ppm; o puede tener una concentración de CRP de 50 a 5000 ppm (por ejemplo, de 100 a 3000 ppm) y preferiblemente de 150 a 2000 ppm (por ejemplo, de 170 a 1500 ppm); o puede tener una concentración de CRP sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 1 al 80 % en peso (por ejemplo, del 3 al 70 % en peso), preferiblemente del 5 al 60 % en peso (por ejemplo, del 7 al 50 % en peso) y, más preferiblemente, del 10 a 40 % en peso, o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 7 al 60 % en peso (por ejemplo, del 10 al 55 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0 al 40 % en peso (por ejemplo, del 1 al 30 % en peso) y preferiblemente del 3 al 25 % en peso (por ejemplo, del 5 al 20 % en peso); o puede tener una concentración de acetato de metilo del 7 al 18 % en peso (por ejemplo, del 8 al 17 % en peso); o puede tener una concentración de acetato de metilo del 5 al 15 % en peso (por ejemplo, del 7 al 13 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 40 % en peso (por ejemplo, del 1 al 30 % en peso) y preferiblemente del 2 al 25 % en peso (por ejemplo, del 3 al 23 % en peso), o puede tener una concentración de ácido acético del 5 al 30 % en peso (por ejemplo, del 8 al 25 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 1 al 95 % en peso (por ejemplo, del 2 al 90 % en peso), preferiblemente del 5 al 85 % en peso (por ejemplo, del 7 al 80% en peso), más preferiblemente del 10 al 75% en peso (por ejemplo, del 20 al 70% en peso) y, más preferiblemente, del 30 al 65 % en peso, o puede tener una concentración de agua del 20 al 60 % en peso. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 0 a 2000 ppm (por ejemplo, de 0,01 a 1000 ppm) y preferiblemente 0,1 a 500 ppm (por ejemplo, de 1 a 100 ppm), o puede tener una concentración de dimetil éter sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 2 % en peso (por ejemplo, del 0,0001 al 1 % en peso) y preferiblemente del 0,001 al 0,5 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 0,3 % en peso), o puede tener una concentración de metanol del 0,1 al 2 % en peso (por ejemplo, del 0,2 al 1,5 % en peso) y preferiblemente del 0,3 al 1 % en peso.
En un caso donde la primera corriente de cabeza (3A) a alimentar a la segunda columna de destilación (5) es una fase orgánica formada en la separación líquido-líquido, la corriente inferior (5C) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, de 1 a 5000 ppm) y preferiblemente de 0 a 2500 ppm (por ejemplo, de 10 a 1000 ppm), o puede tener una concentración de CRP sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 10 al 95 % en peso (por ejemplo, del 30 al 93 % en peso) y preferiblemente del 50 al 90 % en peso (por ejemplo, del 70 al 90 % en peso); por ejemplo, o puede tener una concentración de yoduro de metilo de no menos del 10 % en peso (por ejemplo, del 15 al 90 % en peso), preferiblemente no menos del 20 % en peso (por ejemplo, del 25 al 90 % en peso), más preferiblemente no menos del 30 % en peso (por ejemplo, del 30 al 80 % en peso), y particularmente del 40 al 70 % en peso (por ejemplo, del 50 al 65 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 1 al 30 % en peso (por ejemplo, del 3 al 25 % en peso) y preferiblemente del 5 al 20 % en peso (por ejemplo, del 7 al 16 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 10 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 7 % en peso) y preferiblemente del 0,3 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 3 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de agua del 0 al 52 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 42 % en peso), preferiblemente del 0,1 al 32 % en peso (por ejemplo, del 0,2 al 22 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,5 al 11 % en peso (por ejemplo, del 1 al 6 % en peso); o puede tener una concentración de agua del 0 al 6 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 4% en peso) y preferiblemente del 0,3 al 3 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 2 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 0 a 2000 ppm (por ejemplo, de 1 a 1500 ppm) y preferiblemente de 10 a 1000 ppm (por ejemplo, de 50 a 500 ppm); o puede tener una concentración de dimetil éter de 5 a 500 ppm (por ejemplo, de 10 a 100 ppm); o puede tener una concentración de dimetil éter sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 0,8 % en peso) y preferiblemente del 0,005 al 0,5 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 0,5 % en peso).
En un caso donde la primera corriente de cabeza (3A) a alimentar a la segunda columna de destilación (5) es una fase acuosa formada en la separación líquido-líquido, la corriente inferior (5C) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, de 1 a 5000 ppm) y preferiblemente de 0 a 2500 ppm (por ejemplo, de 10 a 1000 ppm), o puede tener una concentración de CRP sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 0,1 al 30 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 25 % en peso) y preferiblemente del 1 al 20 % en peso (por ejemplo, del 3 al 15 % en peso); o puede tener una concentración de yoduro de metilo de no menos del 1,5 % en peso (por ejemplo, del 2 al 50 % en peso), preferiblemente no menos del 2 % en peso (por ejemplo, del 3 al 40 % en peso) y, más preferiblemente, no menos del 4 % en peso (por ejemplo, del 5 al 30 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 1 al 30 % en peso (por ejemplo, del 3 al 25 % en peso) y preferiblemente del 5 al 20 % en peso (por ejemplo, del 7 al 15 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 5 al 60 % en peso (por ejemplo, del 10 al 50 % en peso) y preferiblemente del 20 al 40 % en peso (por ejemplo, del 25 al 35 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 10 al 92 % en peso (por ejemplo, del 25 al 82 % en peso) y preferiblemente del 30 al 77 % en peso (por ejemplo, del 40 al 72 % en peso). La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 0 a 2000 ppm (por ejemplo, de 0,1 a 1500 ppm) y preferiblemente de 1 a 1000 ppm (por ejemplo, de 5 a 500 ppm); o puede tener una concentración de dimetil éter de 1 a 500 ppm (por ejemplo, de 5 a 100 ppm); o puede tener una concentración de dimetil éter sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente inferior (5C) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 3 % en peso) y preferiblemente del 0,1 al 2,5 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 2 % en peso).
La corriente inferior (5C) puede tener una temperatura a una presión atmosférica de, por ejemplo, de 30 a 160 °C (por ejemplo, de 35 a 120 °C) y preferiblemente de 40 a 100 °C (por ejemplo, de 40 a 80 °C).
La corriente inferior (5C) tiene una concentración de CRP significativamente menor que la de la primera corriente de cabeza (3A). Por ejemplo, la corriente inferior (5C) puede tener una concentración de CRP de 1 ppm a 0,3 % en peso (por ejemplo, de 1 a 800 ppm), preferiblemente de 10 ppm a 0,2 % en peso (por ejemplo, de 20 a 1000 ppm) y, más preferiblemente, de 30 a 500 ppm, o puede tener una concentración de CRP sustancialmente no mayor que el límite de detección (0 % en peso). Por lo tanto, la corriente inferior (5C) puede reciclarse al sistema de reacción a través de la línea 52. Si fuese necesario, a través de la línea 52, la corriente inferior (5C) puede someterse a destilación adicional y luego a extracción con agua opcional para eliminar y separar los CRP.
De acuerdo con la presente invención, la primera corriente de cabeza (3A) se destila en la segunda etapa de destilación (5) para formar la segunda corriente de cabeza (5A), la corriente de corte lateral (5B) y la corriente inferior o corriente de fondo (5C). La columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) puede funcionar como una columna de eliminación de aldehído. Así, la primera corriente de cabeza (3A) contiene al menos un CRP que incluye al menos acetaldehído y yoduro de metilo y tiene una composición correspondiente a la composición de la composición mixta. La primera corriente de cabeza o composición mixta (3A) puede contener además acetato de metilo. Como se ha descrito anteriormente, la primera corriente de cabeza o composición mixta (3A) puede contener además al menos una seleccionada de ácido acético, metanol, agua, dimetil éter, un derivado de acetaldehído (por ejemplo, un aldehído, una cetona, un yoduro de alquilo, un ácido alcanocarboxílico de mayor punto de ebullición y un alcano), un dialquil éter u otros compuestos.
La columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) está provista de al menos un receptor (por ejemplo, una bandeja de chimenea). La columna de destilación puede estar provista de una pluralidad de receptores (bandejas de chimenea). Para una columna de destilación que tiene una pluralidad de receptores (bandejas de chimenea), el extractor se añade a una zona de concentración que se forma por encima de la bandeja superior de la chimenea.
(6) Etapa de separación líquido-líquido
En la realización mostrada en la Fig. 1, la segunda corriente de cabeza (5A) se enfría y condensa en el condensador C3 en la línea de retirada 53 y luego se separa bifásicamente en la unidad de separación (decantador) 6a para formar una fase orgánica (una fase inferior, un refinado) y una fase acuosa (una fase superior, un extracto). La fase orgánica se somete a reflujo o se recicla a la columna de destilación (por ejemplo, la parte superior de la columna) de la segunda etapa de destilación (5) a través de la línea de reflujo 61. La fase acuosa del decantador 6a se alimenta al tanque de contención 6b a través de la línea 62. La mezcla de extracción (5B) como la corriente de corte lateral también se alimenta al tanque de contención 6b a través de la línea 63. El líquido en el tanque de contención 6b está separado bifásicamente. El tanque de contención 6b también funciona como un tanque de compensación o un decantador.
La fase orgánica (el refinado) del tanque de contención 6b se recicla a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de la línea 64 y una línea de reciclaje 65 en una posición inferior a una posición que retira la corriente de corte lateral (5B). La corriente de corte lateral y la mezcla de extracción (5B) tienen una temperatura relativamente alta, y una parte de la fase acuosa (el extracto) del tanque de contención 6b se enfría en una unidad de enfriamiento (enfriador) C4 en la línea 66 y se separa bifásicamente en el decantador 6c. La parte residual de la fase acuosa (el extracto) del tanque de contención 6b se recicla a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de la línea 67 en una posición inferior a una posición que retira la corriente de corte lateral (5B). Como se muestra con una línea de puntos, una parte de la fase acuosa (extracto) en la línea 66 puede reciclarse como extractor.
En el decantador 6c, Se puede separar una pequeña cantidad de yoduro de metilo mediante separación bifásica (o formación de una fase orgánica y una fase acuosa). La fase orgánica (una fase pesada rica en yoduro de metilo o una fase inferior) formada en el decantador 6c se recicla a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de la línea 68. La fase acuosa (una fase ligera rica en acetaldehído o una fase superior) formada en el decantador 6c se alimenta a la tercera etapa de destilación (columna de destilación) (7) a través de la línea 69 para separar aún más los CRP y el yoduro de metilo.
Cada uno de los condensados (la fase acuosa, la fase orgánica, o una mezcla de los mismos) enfriada en el condensador C3 y la corriente líquida (y la fase acuosa y la fase orgánica) enfriada en la unidad de enfriamiento C4 pueden tener una temperatura de, por ejemplo, 0 a 60 °C (por ejemplo, 1 a 50 °C), preferiblemente de 3 a 30 °C (por ejemplo, de 3 a 20 °C) y, más preferiblemente, de 5 a 15 °C.
En casos prácticos, al menos la mezcla de extracción (5B) está separada bifásicamente. La mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A) pueden separarse bifásicamente independientemente o en combinación. Específicamente, como se ha descrito anteriormente, cada una de la mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A) puede someterse a separación líquido-líquido; o, sin separación líquido-líquido de la corriente de cabeza (5A) en el decantador 6a, la corriente de cabeza (5A) puede mezclarse o fusionarse con la mezcla de extracción (5B) y la mezcla resultante puede someterse a separación líquido-líquido.
El extracto (fase acuosa) y/o el refinado (fase orgánica) formados en la separación líquido-líquido se pueden reciclar de varias maneras (a través de varias rutas) a la segunda etapa de destilación (5). En esta realización, como se ha descrito anteriormente, una parte de la fase acuosa formada en el tanque de contención 6b y las fases orgánicas (la fase orgánica formada en el tanque de contención 6b y la fase orgánica formada en el decantador 6c) se mezclan juntas a través de la línea 67 y las líneas 64, 68, respectivamente, para reciclar la mezcla resultante a la segunda etapa de destilación (5).
Para la segunda etapa de destilación (5) se puede reciclar una parte del refinado (o fase orgánica), prácticamente al menos una parte del refinado (o fase orgánica), por ejemplo, la totalidad del refinado (o fase orgánica).
En la tercera etapa de destilación (columna de destilación) (7), se alimenta el extracto (o fase acuosa) formado en la segunda etapa de separación líquido-líquido (6), y normalmente se alimenta al menos una parte o la totalidad del extracto (o fase acuosa). Si fuese necesario, una parte del refinado (o fase orgánica) también se puede alimentar a la tercera etapa de destilación (columna de destilación) (7).
Reciclar al menos el extracto (o fase acuosa) a un plato que se encuentra en una posición inferior de la segunda columna de destilación (5) que un puerto de retirada para retirar la corriente de corte lateral (5B) aumenta las concentraciones de acetaldehído y agua en una posición superior que el plato de alimentación en la segunda columna de destilación (5) para evitar la formación de una composición azeotrópica que contiene la combinación de una pluralidad de componentes tales como yoduro de metilo, acetato de metilo, acetaldehído y agua, y en algunos casos para reducir la concertación de ácido acético aumentando la concentración de agua. Así, la concentración de acetato de metilo se puede reducir en un espacio superior al plato de alimentación de la segunda columna de destilación (5). Adicionalmente, el ácido acético presente en un espacio superior al plato de alimentación de la segunda columna de destilación (5) puede convertirse en yoduro de metilo o acetato de metilo para disminuir la concentración de ácido acético. Por ejemplo, La concentración de acetato de metilo o ácido acético en un espacio superior al plato de alimentación (plato de reciclaje) de la segunda columna de destilación (5) puede reducirse: alimentando la fase acuosa y la fase orgánica a la columna de destilación (5) a través de las líneas de alimentación 43b y 44; reciclando la fase orgánica a través de las líneas 64, 68 y la fase acuosa a través de la línea 67 a la columna de destilación (5); y/o alimentando la fase acuosa a la columna de destilación (5) a través de la línea de alimentación 43b. Además, el reciclado de una corriente (incluida una fase acuosa, una fase orgánica u otras) a la segunda etapa de destilación (5) aumenta la concentración de los componentes de la corriente de reciclaje en la columna de destilación para evitar un aumento en la concentración del compuesto anfipático tal como acetato de metilo, independientemente de la posición del puerto de retirada para retirar la corriente de corte lateral (5B). Así, la concentración de acetato de metilo o ácido acético en la fase acuosa [por ejemplo, la corriente de corte lateral (5B), la fase acuosa en el tanque 6b, y además, la fase acuosa a través de la línea 67] puede reducirse para disminuir la cantidad de yoduro de metilo disuelto en la fase acuosa. La cantidad de reciclaje de la fase acuosa puede seleccionarse adecuadamente considerando la estabilidad del proceso. Una cantidad de reciclaje demasiado grande de la fase acuosa hace que el flujo de salida de una gran cantidad de agua desde la corriente de fondo (5C) (la línea 52) de la segunda columna de destilación (5) aumente indeseablemente la concentración de agua en el sistema de reacción o el proceso. En un caso donde se incorpora una gran cantidad de ácido acético con la corriente de corte lateral (5B) mediante la adición y destilación y reciclaje de ácido acético (disolvente miscible) como el componente anfipático (mencionado más adelante en el presente documento), la cantidad de yoduro de metilo, así como de acetato de metilo, disueltos en la fase acuosa se incrementa para inducir una pérdida de yoduro de metilo.
No es necesario enfriar y condensar la segunda corriente de cabeza (5A) para la separación líquido-líquido del condensado en la unidad de separación 6a. La totalidad de la segunda corriente de cabeza (5A) puede someterse a reflujo en la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5).
De acuerdo con la presente invención, la mezcla de extracción (5B) puede alimentarse a la tercera etapa de destilación (columna de destilación) (7) sin someterla a la etapa de separación líquido-líquido (6) (o sin condensación y/o separación líquido-líquido).
La mezcla de extracción (5B) normalmente se puede separar en una fase superior (fase acuosa) y una fase inferior (fase orgánica). Así, en un caso donde la mezcla de extracción puede separarse bifásicamente en la columna de destilación de la etapa de destilación (5), la mezcla de extracción (5B) puede retenerse en una bandeja (o un decantador en el sistema de destilación) para separación bifásica, o una fase acuosa formada en la columna puede retirarse selectivamente por corte lateral. En una realización preferida, La cantidad total del líquido que cae o la mezcla de extracción (5B) puede retirarse de la columna de destilación de la etapa de destilación (5) por corte lateral y, si fuese necesario, después de enfriarla, la mezcla retirada puede separarse bifásicamente en un decantador que está dispuesto fuera del sistema de destilación. Adicionalmente, la mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A) pueden separarse bifásicamente independientemente o en combinación.
El tiempo de retención total de la mezcla de extracción en la zona de destilación extractiva formada en la columna de destilación y el decantador dispuesto en el exterior del sistema de destilación es suficiente para la separación bifásica de la mezcla de extracción. El tiempo total de retención puede ser, por ejemplo, no menos de 10 segundos (por ejemplo, de 30 segundos a 120 minutos) y preferiblemente de 1 a 100 minutos (por ejemplo, de 5 a 60 minutos), o puede ser de 10 a 120 minutos (por ejemplo, de 15 a 60 minutos).
En la etapa de separación líquido-líquido (6), al menos la corriente de corte lateral o la mezcla de extracción (5B) entre la segunda corriente de cabeza (5A) y la corriente de corte lateral o la mezcla de extracción (5B) pueden separarse bifásicamente para separar adicionalmente los CRP y el yoduro de metilo entre sí.
La etapa de separación líquido-líquido (6) puede comprender una o dos etapas de separación líquido-líquido (o un tanque de contención y/o un decantador) sin usar una pluralidad de unidades (la unidad de separación 6a, el tanque de contención 6b y el decantador 6c). Al menos una parte de la fase acuosa (fase acuosa enriquecida con acetaldehído) puede separarse o eliminarse al exterior del proceso; puede usarse como extractor para la etapa de destilación (5); o puede reciclarse a la etapa de reacción (reactor) (1). Al menos una parte de la fase orgánica (una fase orgánica que contiene yoduro de metilo) puede reciclarse a la segunda etapa de destilación (5) directa o indirectamente. Por ejemplo, la fase orgánica rica en yoduro de metilo puede reciclarse a una posición apropiada de la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5); puede reciclarse a una posición superior al puerto de retirada para la corriente de corte lateral (5B); o puede reciclarse preferiblemente a una posición más baja que el puerto de retirada para la corriente de corte lateral (5B) para formar una zona de concentración en la segunda etapa de destilación (5).
Como se ha descrito anteriormente, la corriente de corte lateral (5B) se obtiene prácticamente de la zona de concentración para extraer CRP de manera eficiente. En un caso como este, la mezcla de extracción (como la fase orgánica) puede reciclarse a la zona de concentración de la segunda columna de destilación (5) o puede reciclarse a un plato que tenga el mismo nivel de altura que el puerto de alimentación (o plato de alimentación) para la primera corriente de cabeza o composición mixta (3A) o puede reciclarse a un plato por debajo del puerto de alimentación.
[Disolvente miscible]
Para separar eficientemente el yoduro de metilo y los CRP incluyendo al menos acetaldehído entre sí en presencia de acetato de metilo, un disolvente miscible que es miscible con una fase orgánica puede alimentarse a una corriente (una fase orgánica y/o una fase acuosa) que se recicla a la segunda etapa de destilación (5). El disolvente miscible puede incluir un disolvente que tenga una alta afinidad con un compuesto anfipático (tal como acetato de metilo) o CRP; un disolvente capaz de inhibir la formación de una composición azeotrópica de un compuesto anfipático (como el acetato de metilo) y otros compuestos (en particular, agua, CRP); y un disolvente que disminuye la volatilidad (presión de vapor) de un compuesto anfipático (tal como acetato de metilo); u otros disolventes. El disolvente miscible normalmente cambia una composición azeotrópica (o composición gaseosa) de CRP y yoduro de metilo en presencia de acetato de metilo, o evita la formación de una composición azeotrópica y causa una distribución de concentración de acetato de metilo en la dirección de la altura de la columna de destilación; y/o disminuye la volatilidad (presión de vapor) del acetato de metilo. Así, la adición del disolvente miscible reduce la concentración de acetato de metilo en la fase acuosa y evita que el yoduro de metilo se mezcle con la fase acuosa.
El disolvente miscible puede ser un disolvente miscible interno presente en el sistema [por ejemplo, un disolvente presente en el proceso de producción de ácido acético o un disolvente producido en el proceso, o una corriente de proceso (por ejemplo, un disolvente acuoso como un extracto acuoso 67)] o puede ser un disolvente miscible externo desde el exterior del sistema (para ejemplo, al menos uno seleccionado de agua, ácido acético y otros compuestos). El disolvente miscible puede tener un punto de ebullición más alto que los del yoduro de metilo y los CRP. La corriente de proceso puede ser una corriente de proceso (por ejemplo, una corriente en bruto de ácido acético, una corriente de cabeza, una corriente de fondo y una corriente de reciclado) capaces de reducir la volatilidad (presión de vapor) del acetato de metilo. El disolvente miscible puede ser un disolvente anfipático. El disolvente miscible normalmente contiene al menos un miembro seleccionado de agua, ácido acético, yoduro de metilo y metanol. El disolvente miscible que se alimenta desde el exterior puede ser agua u otros disolventes, y normalmente es un disolvente miscible orgánico, por ejemplo, un disolvente miscible que contiene ácido acético (tal como ácido acético o ácido acético en bruto). Un disolvente miscible preferido puede ser una fase acuosa separada de la segunda corriente de cabeza (5A) y/o la corriente de corte lateral (5B) [por ejemplo, una fase acuosa producida en la segunda etapa de separación líquido-líquido (6)] o puede ser una corriente de proceso que contiene ácido acético (por ejemplo, una corriente en bruto de ácido acético).
En el proceso mostrado en la Fig. 1, a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) se alimenta el disolvente miscible a través de una línea de alimentación 70 y/o la fase acuosa (o extracto) a través de la línea 67, y la destilación en presencia del disolvente miscible separa el yoduro de metilo y CRP que incluyen al menos acetaldehído en presencia (coexistencia) de un compuesto anfipático (tal como acetato de metilo).
El disolvente miscible puede alimentarse directamente a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de la línea de alimentación 70 o puede alimentarse indirectamente a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de una línea de reciclaje 65 u otras líneas. El disolvente miscible normalmente se alimenta a una posición más baja que el receptor (como una bandeja de chimenea) en altura para evitar la condensación de acetato de metilo en un espacio entre el puerto de alimentación inferior y el plato de alimentación de la primera corriente de cabeza (3A) (en el proceso mostrado en el dibujo, el condensado de la etapa de separación líquido-líquido (4)) en casos prácticos. El disolvente miscible se puede alimentar a una posición superior a o por encima del receptor (como una bandeja de chimenea) en altura (por ejemplo, a la zona de concentración o zona de extracción). Ocasionalmente, La condensación de acetato de etilo en el espacio puede evitarse evitando (o inhibiendo) la formación de la composición azeotrópica, bajando la volatilidad (presión de vapor) del acetato de metilo, o por otros medios, como se ha descrito anteriormente.
Suponiendo que el número total de platos de la columna de destilación es 100, alimentar el disolvente miscible (tal como ácido acético) a un plato inferior a la línea de reciclaje 65 (por ejemplo, un plato que está situado de 10 a 30 platos más abajo que un plato de reciclaje al que se alimenta una corriente de reciclaje a través de la línea de reciclaje 65 ) puede evitar de manera efectiva que el disolvente miscible (por ejemplo, ácido acético) se mezcle con la mezcla de extracción (5B) de la línea 63. Así, es posible reducir la cantidad de yoduro de metilo disuelto en la fase acuosa separada en la etapa de separación líquido-líquido (6). Suponiendo que el número total de platos de la columna de destilación es 100, el disolvente miscible tal como ácido acético se puede alimentar a un plato que es más bajo que el plato de corte lateral (receptor) de la corriente de corte lateral (5B), y es del 10° al 50° (por ejemplo, del 20° al 40°) plato desde el plato más alto. Por ejemplo, suponiendo que el nivel de altura de la parte de destilación de la columna de destilación es "1", el disolvente miscible puede alimentarse, por ejemplo, a un nivel de altura de 0,1/1 a 0,5/1 (por ejemplo, de 0,15/1 a 0,45/1) y preferiblemente de 0,2/1 a 0,4/1 (por ejemplo, de 0,25/1 a 0,3/1) desde la parte superior de la columna. Por ejemplo, para una columna de destilación de platos que tiene el número real total de etapas (o platos) de 43, el disolvente miscible puede alimentarse entre el plato más superior de la parte superior de la columna y un plato que está situada 40 platos más abajo que el plato superior (el 40° plato) (preferiblemente el plato 35° desde el plato más alto, más preferiblemente el 25° plato desde el plato más alto, y particularmente el 15° plato desde el plato más alto). Para una columna de destilación de platos que tiene el número real total de etapas (o platos) de 10, el disolvente miscible puede alimentarse entre el plato más alto de la parte superior de la columna y un plato situado 10 platos más abajo que el plato más alto (el 10° plato) (preferiblemente el 7° plato desde el plato más alto, más preferiblemente el 5° plato desde el plato más alto, y particularmente el 3er plato desde el plato más alto).
El disolvente miscible puede tener la misma temperatura que el extractor. El disolvente miscible se puede añadir a la columna de destilación como un disolvente calentado que tiene la misma temperatura que la temperatura del extractor o como una forma vaporizada (o vapor).
La cantidad a añadir del disolvente miscible no puede ser superior al 30 % en peso, por ejemplo, del 0,01 al 20 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 15 % en peso), y preferiblemente del 0,5 al 10 % en peso (por ejemplo, del 1 al 5 % en peso) en relación con la cantidad de líquido que cae de la zona de concentración (la cantidad del líquido que cae en la(s) bandeja(s) en la segunda etapa de destilación (5). El total de la cantidad de la mezcla de extracción (5B) reciclada a la segunda etapa de destilación (5) [por ejemplo, la cantidad reciclada de la fase acuosa, separada bifásicamente, en la mezcla de extracción (5B)] y/o la cantidad añadida del disolvente miscible no puede ser superior al 30 % en peso [por ejemplo, del 0,01 al 20 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 15 % en peso) y preferiblemente del 0,5 al 10 % en peso (por ejemplo, del 1 al 5 % en peso)] con respecto a la cantidad de líquido que cae de la zona de concentración en la segunda etapa de destilación (5), como se ha descrito anteriormente.
En un caso donde el disolvente miscible (por ejemplo, ácido acético) se destila en la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) junto con una fase orgánica de la etapa de separación líquido-líquido (6) u otras etapas [por ejemplo, destilación de la fase orgánica formada en el tanque de contención 6b y el disolvente miscible (por ejemplo, ácido acético) de la línea 70, o destilación de la fase orgánica y el disolvente miscible (por ejemplo, ácido acético) alimentado desde un plato de destilación inferior a una posición de extracción de la corriente de corte lateral (5B)], la combinación de una pluralidad de componentes tales como yoduro de metilo, acetato de metilo, se puede evitar que el acetaldehído y el agua formen un azeótropo (o una composición azeotrópica) o la presión de vapor del acetato de metilo simplemente puede reducirse (o reducirse) en la segunda columna de destilación (5). Incluso en tal caso, la concentración de acetato de metilo en el líquido del proceso (un condensado, una fase superior y/o una fase inferior, en particular, una fase superior que contiene acetaldehído) alimentada a la tercera etapa de destilación (7) a través de la línea 69 puede disminuirse para dar como resultado la reducción de la concentración de yoduro de metilo disuelto en la fase acuosa.
En el proceso de producción de ácido acético, aunque se prefiere usar agua en el sistema como agua equilibrada (o interna) sin suministro de agua desde el exterior del sistema, el reciclaje de la fase acuosa (por ejemplo, la fase acuosa a través de la línea 67) a la segunda columna de destilación (5) aumenta ligeramente la concentración de agua en la corriente de fondo (5C) (la línea 52) de la columna de destilación (5), cambiando así el balance de agua en el sistema. Por el contrario, el uso del disolvente miscible orgánico como el ácido acético reduce la concentración de acetato de metilo en la columna de destilación mientras se mantiene el equilibrio de agua en el sistema, reduciendo así la cantidad de yoduro de metilo a descargar. Por ejemplo, la fase acuosa (por ejemplo, la fase acuosa en el sistema, tal como en la línea 67) se recicla a la segunda columna de destilación (5) mientras que el disolvente miscible (por ejemplo, ácido acético) se añade a la columna de destilación (5), y la corriente de fondo (5C) (la línea 52) desde la columna de destilación (5) se recicla al sistema de reacción; dicho proceso reduce la concentración de acetato de metilo en la columna de destilación al límite máximo para reducir la cantidad de yoduro de metilo que se descargará al exterior del sistema, mientras que previene la acumulación de agua en el sistema de reacción.
La adición del disolvente miscible (por ejemplo, ácido acético) puede inducir una condensación aldólica en la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) para producir sustancias de mayor punto de ebullición a partir de acetaldehído, que se concentrará en la parte superior de la columna y, por lo tanto, puede disminuir la separación de acetaldehído. Sin embargo, el ácido acético solo muestra una acidez extremadamente débil en un sistema que tiene una alta concentración de yoduro de metilo y una baja concentración de agua. En tal sistema, la condensación de aldol en condiciones ácidas se minimiza y apenas afecta a la concentración de acetaldehído. Así, la introducción del disolvente acuoso (por ejemplo, el extracto acuoso 67) producido en el proceso y/o el disolvente miscible en la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) evita la formación de azeótropos de dos o tres componentes seleccionados de yoduro de metilo, agua, acetato de metilo y acetaldehído o simplemente disminuye la presión de vapor del acetato de metilo para disminuir significativamente la concentración de acetato de metilo en la fase acuosa.
Ocasionalmente, en un caso donde una cantidad de ácido acético como disolvente miscible es demasiado grande, existe la posibilidad de aumentar la concentración de ácido acético en la corriente de corte lateral (5B) y el extracto 67 y aumentar la concentración de yoduro de metilo en la fase acuosa. Sin embargo, tal situación es evitable alimentando una cantidad apropiada de ácido acético.
Si fuese necesario, el líquido (el condensado, la fase acuosa y/o la fase orgánica) formado en la etapa de separación líquido-líquido (6) puede almacenarse o retenerse temporalmente en un tanque de compensación para reducir la fluctuación del caudal de la corriente de proceso.
(7) Etapa de destilación
La fase acuosa (una fase ligera rica en acetaldehído o una fase superior) de la etapa de separación líquido-líquido (6) se separa en una tercera corriente de cabeza (corriente de punto de ebullición inferior) (7A) rica en un compuesto reductor de permanganato que incluye al menos acetaldehído y yoduro de metilo, y una corriente líquida rica en el extractor (corriente de punto de ebullición superior, corriente inferior o corriente de fondo) (7B) en la tercera etapa de destilación (columna de destilación) (7). La tercera corriente de cabeza (corriente de punto de ebullición inferior) (7A) se enfría y condensa en un condensador C5; una primera parte del condensado se devuelve a la columna de destilación (7) de la tercera etapa de destilación a través de una línea de reflujo 73 para someterla a reflujo, y una segunda parte del condensado se alimenta a una cuarta etapa de destilación (8) a través de una línea de alimentación 74.
La temperatura interna de la columna de destilación de la tercera etapa de destilación (7) depende de una presión interna de la misma. A la presión interna de una presión atmosférica, la columna de destilación puede tener una temperatura máxima de la columna de, por ejemplo, de 10 a 90 °C (por ejemplo, de 15 a 80 °C) y preferiblemente de 20 a 70 °C (por ejemplo, de 20 a 60 °C), o puede tener una temperatura de fondo de columna de, por ejemplo, de 70 a 170 °C (por ejemplo, de 80 a 160 °C) y preferiblemente de 90 a 150 °C (por ejemplo, de 95 a l40 °C). La columna de destilación puede tener una presión en la parte superior de la columna de, por ejemplo, 0,1 a 0,5 MPa, preferiblemente de 0,2 a 0,4 MPa y más preferiblemente de 0,25 a 0,35 MPa en términos de presión absoluta.
La columna de destilación puede tener una etapa teórica (o plato) de, por ejemplo, de 1 a 50 (por ejemplo, de 2 a 40) y preferiblemente de 3 a 30 (por ejemplo, de 5 a 10). La relación de reflujo de la columna de destilación puede ser, por ejemplo, de 1 a 1000 (por ejemplo, de 2 a 500), preferiblemente de 3 a 100 (por ejemplo, de 4 a 50) y, más preferiblemente, de 5 a 30.
La corriente de cabeza (7A) o un condensado de la misma (líneas 72, 73, 74) es rica en acetaldehído y tiene una concentración más baja de yoduro de metilo. La corriente de cabeza (7A) o el condensado de la misma también contiene acetato de metilo. El condensado de la corriente de cabeza (7A) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 50 al 99,9 % en peso (por ejemplo, del 60 al 99 % en peso), preferiblemente del 70 al 98 % en peso (por ejemplo, del 75 al 97 % en peso) y, más preferiblemente, del 80 al 95 % en peso (por ejemplo, del 85 al 95 % en peso). El condensado puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 0,1 al 20 % en peso y preferiblemente del 0,5 a 10% en peso (por ejemplo, del 1 al 7% en peso), o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 2 al 10 % en peso (por ejemplo, del 3 al 10 % en peso). El condensado puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0,1 al 20 % en peso, preferiblemente del 0,5 al 15 % en peso (por ejemplo, del 0,7 al 12 % en peso) y, más preferiblemente, del 1 al 10 % en peso (por ejemplo, del 1 al 5 % en peso). El condensado de la corriente de cabeza (7A) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso, preferiblemente del 0 al 3 % en peso y más preferiblemente del 0 al 1 % en peso. En algunas realizaciones, el condensado de la corriente de cabeza (7A) no contiene sustancialmente ácido acético (o tiene una concentración de ácido acético que no supera el límite de detección). El condensado de la corriente de cabeza (7A) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0 al 3 % en peso), preferiblemente del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0 al 0,1 % en peso), o puede tener una concentración de agua no mayor que el límite de detección. El condensado puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 1 ppm al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 3 % en peso), preferiblemente del 0,01 al 2,5 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 2 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,5 al 1,5 % en peso. El condensado de la corriente de cabeza (7A) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0,1 al 40 % en peso (por ejemplo, del 1 al 30 % en peso), preferiblemente del 2 al 25 % en peso (por ejemplo, del 5 al 20 % en peso) y, más preferiblemente, del 7 al 18 % en peso (por ejemplo, del 10 al 15 % en peso).
La corriente de cabeza (7A) puede tener una temperatura a una presión atmosférica de, por ejemplo, de 15 a 110 °C (por ejemplo, de 20 a 90 °C) y preferiblemente de 25 a 80 °C (por ejemplo, de 30 a 70 °C), o puede tener una temperatura a una presión atmosférica de 20 a 55 °C. El condensado (las líneas 73, 74) de la corriente de cabeza (7A) enfriado en el condensador C5 puede tener una temperatura de, por ejemplo, de 0 a 60 °C (por ejemplo, de 5 a 45 °C) y preferiblemente de 7 a 30 °C (por ejemplo, de 10 a 30 °C).
La corriente líquida de fondo (7B) (una línea 71) normalmente contiene un extractor como componente principal. La corriente líquida de fondo (7B) puede contener, además del extractor, pequeñas cantidades de componentes tales como acetaldehído, yoduro de metilo, ácido acético, acetato de metilo, metanol, dimetil éter (DME) e impurezas presentes en el sistema. La corriente líquida (7B) puede tener una concentración de CRP (en base al peso) de, por ejemplo, no más del 0,1 % en peso (por ejemplo, de 1 ppb al 0,1 % en peso), preferiblemente no más de 500 ppm (por ejemplo, de 10 ppb a 300 ppm) y, más preferiblemente, no más de 100 ppm (por ejemplo, de 0,1 ppm a 100 ppm), o puede tener una concentración de CRP sustancialmente no mayor que el límite de detección (0 % en peso). La corriente líquida (7B) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, no más del 1 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 0,8 % en peso) y preferiblemente no más del 0,5 % en peso (por ejemplo, de 10 ppm al 0,1 % en peso), o puede tener una concentración de yoduro de metilo sustancialmente no mayor que el límite de detección (0 % en peso). La corriente líquida (7B) puede tener una concentración de acetato de metilo de 1 ppm al 4 % en peso (por ejemplo, de 5 ppm al 2 % en peso) y preferiblemente del 0,001 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,005 al 0,7 % en peso). La corriente líquida (7b ) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, no más del 10 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 10 % en peso) y preferiblemente no más del 7 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 5 % en peso), o puede tener una concentración de ácido acético sustancialmente no mayor que el límite de detección (0 % en peso). La corriente líquida (7B) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 0 a 1000 ppm (por ejemplo, de 0 a 100 ppm) y preferiblemente de 0 a 50 ppm (por ejemplo, de 0 a 10 ppm), o puede tener una concentración de dimetil éter sustancialmente no superior al límite de detección (0 % en peso). La corriente líquida (7B) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 3 % en peso), preferiblemente de 10 ppm al 2 % en peso (por ejemplo, de 50 ppm al 1 % en peso) y, más preferiblemente, de 100 ppm al 0,5 % en peso (por ejemplo, de 200 a 2000 ppm), o puede tener una concentración de metanol sustancialmente no mayor que el límite de detección. La corriente líquida de fondo (7B) normalmente contiene estos componentes, contaminantes inevitables (incluidas impurezas o subproductos) y agua como el resto. La corriente líquida de fondo (7B) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 90 al 99,99 % en peso (por ejemplo, del 93 al 99,98 % en peso) y preferiblemente del 95 al 99,95 % en peso (por ejemplo, del 97 al 99,9 % en peso). La corriente líquida de fondo (7B) puede reciclarse, como extractor en la segunda etapa de destilación (5), a la etapa de destilación (5) a través de la línea de fondo 71.
La corriente líquida de fondo (7B) puede tener una temperatura a una presión atmosférica de, por ejemplo, de 70 a 160 °C (por ejemplo, de 80 a 120 °C) y preferiblemente de 85 a 110 °C (por ejemplo, de 90 a 110 °c), o puede tener una temperatura a una presión atmosférica de 95 a 105 °C.
Probablemente debido a que el ácido acético y el acetato de metilo se transfieren predominantemente a la corriente líquida de fondo (7B), la tercera corriente de cabeza (7A) parece tener cada una de las relaciones (relación Mel/AC) de yoduro de metilo (Mel) con respecto al ácido acético (AC) y una relación (relación Mel/MA) de yoduro de metilo (Mel) con respecto al acetato de metilo (MA) mayor que el líquido alimentado desde la línea 69.
En el proceso mostrado en la Fig. 1, se destila la fase acuosa formada en la etapa de separación líquido-líquido (6). Como se ha descrito anteriormente, la corriente de corte lateral (5B) puede destilarse en la tercera etapa de destilación (7) sin pasar por la etapa de separación líquido-líquido (6). La corriente de líquido (7B) puede eliminarse o descargarse al exterior del sistema.
(8) Etapa de destilación
Como se ha descrito anteriormente, la corriente de cabeza (7A) todavía contiene yoduro de metilo, aunque la concentración de yoduro de metilo es baja. Así, la corriente de cabeza (7A) puede destilarse adicionalmente en la cuarta etapa de destilación (8) para reducir la concentración de yoduro de metilo. Específicamente, la corriente de cabeza (7A) de la etapa de destilación (7) puede destilarse adicionalmente en la etapa de destilación (8) para separar la corriente de cabeza (7A) en una corriente de cabeza (8A) y una corriente líquida de fondo (8B). Como la corriente de cabeza (7A) tiene un acetaldehído concentrado (enriquecido), la etapa de destilación (8) puede realizarse preferiblemente en una destilación extractiva con agua. Con mayor detalle, se añade agua a la parte superior de la columna de destilación (columna de separación) de la cuarta etapa de destilación (8) a través de una línea de alimentación 82 para conducir la destilación extractiva con agua, y la corriente de cabeza (8A) se recicla directa o indirectamente a la etapa de reacción (1), y la corriente líquida de fondo (8B) que contiene acetaldehído se retira a través de una línea 81. En el proceso mostrado en la Fig. 1, la corriente de cabeza (8A) se enfría y condensa en un condensador C6 en una línea 83, una primera parte del condensado se devuelve o refluye a la columna de destilación (columna de separación) (8) a través de una línea de reflujo 84, y una segunda parte del condensado se retira a través de una línea 85 para reciclar a la etapa de reacción (1).
Para tal destilación extractiva con agua, la corriente de cabeza (8A) o un condensado de la misma, que tiene una relación de yoduro de metilo con respecto al acetaldehído mayor que la de la corriente líquida (8B), puede producir un condensado que tiene una alta concentración de yoduro de metilo. El concentrado puede reciclarse a la etapa de reacción (reactor) (1) a través de una línea 85.
Para la destilación extractiva con agua, el agua puede tener la misma temperatura que el extractor. El agua se puede añadir como agua templada o calentada que tiene la misma temperatura que el extractor o como agua vaporizada (o vapor).
La corriente líquida de fondo o la corriente de fondo acuosa (8B) es rica en extractor (en particular, agua) y acetaldehído. Por lo tanto, la corriente líquida de fondo (8B) puede descargarse al exterior del sistema; o se puede destilar para separar una fracción de CRP y una fracción de agua entre sí, la fracción de CRP puede descargarse al exterior del sistema, y la fracción de agua puede reciclarse como extractor para la segunda etapa de destilación (5); o puede reciclarse a la etapa de reacción (reactor) (1).
La temperatura interna de la columna de destilación de la cuarta etapa de destilación (8) depende de una presión interna de la misma. A la presión interna de una presión atmosférica, la columna de destilación puede tener una temperatura máxima de la columna de, por ejemplo, de 10 a 90 °C (por ejemplo, de 15 a 80 °C) y preferiblemente de 20 a 70 °C (por ejemplo, de 20 a 65 °C), o puede tener una temperatura de fondo de columna de, por ejemplo, de 15 a 110 °C (por ejemplo, de 20 a 100 °C) y preferiblemente de 25 a 80 °C (por ejemplo, de 30 a 70 °C). La columna de destilación puede tener una presión en la parte superior de la columna de, por ejemplo, 0,1 a 0,5 MPa, preferiblemente 0,2 a 0,4 MPa y, más preferiblemente, de 0,25 a 0,35 MPa en términos de presión absoluta.
La columna de destilación puede tener una etapa teórica (o plato) de, por ejemplo, de 1 a 50 (por ejemplo, de 2 a 40) y preferiblemente de 3 a 30 (por ejemplo, de 5 a 10). La relación de reflujo de la columna de destilación puede ser, por ejemplo, de 1 a 1000 (por ejemplo, de 3 a 500), preferiblemente de 5 a 100 (por ejemplo, de 10 a 70) y, más preferiblemente, de 15 a 50 (por ejemplo, de 15 a 30).
Se puede seleccionar la relación en peso del caudal del extractor (agua) con respecto al caudal del condensado 74 de la tercera corriente de cabeza (corriente de punto de ebullición inferior) (en términos de corriente líquida) [el primero/el segundo] del intervalo de 0,1/100 a 1000/100 (por ejemplo, de 10/100 a 500/100) o normalmente puede ser de 25/100 a 250/100 (por ejemplo, de 50/100 a 200/100) y preferiblemente de 70/100 a 150/100 (por ejemplo, de 75/100 a 125/100).
Para la destilación extractiva con agua, el extractor (agua) puede tener una temperatura de, por ejemplo, de 0 a 60 °C, preferiblemente de 10 a 50 °C y, más preferiblemente, de 20 a 40 °C o puede tener una temperatura normal (por ejemplo, de 15 a 25 °C). El extractor (agua) se puede añadir como extractor templado o calentado o en forma de vapor.
La temperatura interna de la columna de destilación extractiva con agua depende de una presión interna de la misma. A la presión interna de una presión atmosférica, la columna de destilación puede tener una temperatura máxima de la columna de, por ejemplo, de 10 a 90 °C (por ejemplo, de 15 a 80 °C) y preferiblemente de 20 a 70 °C (por ejemplo, de 20 a 65 °C), o puede tener una temperatura de fondo de columna de, por ejemplo, de 15 a 110 °C (por ejemplo, de 20 a 100 °C) y preferiblemente de 25 a 80 °C (por ejemplo, de 30 a 70 °C). La columna de destilación puede tener una presión en la parte superior de la columna (presión absoluta) de, por ejemplo, 0,1 a 0,5 MPa, preferiblemente de 0,2 a 0,4 MPa y, más preferiblemente, 0,25 a 0,35 MPa. La columna de destilación puede tener una presión en la parte superior de la columna (presión manométrica) de 0,0 a 0,5 MPa, preferiblemente de 0,1 a 0,4 MPa y, más preferiblemente, de 0,15 a 0,35 MPa.
La columna de destilación puede tener una etapa teórica (o plato) de, por ejemplo, de 0,5 a 30 (por ejemplo, de 1 a 20) y preferiblemente de 2 a 10 (por ejemplo, de 3 a 5). La relación de reflujo de la columna de destilación puede ser, por ejemplo, de 0,01 a 500 (por ejemplo, de 0,1 a 100), preferiblemente de 0,5 a 50 (por ejemplo, de 1 a 30) y, más preferiblemente, de 2 a 20 (por ejemplo, de 3 a 10). La corriente de cabeza (8A) o un condensado de la misma (las líneas 83, 84, 85) es rica en acetaldehído y yoduro de metilo. El condensado de la corriente de cabeza (8A) puede tener una concentración de CRP de, por ejemplo, del 1 al 70 % en peso (por ejemplo, del 10 al 65 % en peso) y preferiblemente del 30 al 60 % en peso (por ejemplo, del 35 al 55 % en peso); o puede tener una concentración de CRP del 5 al 20 % en peso (por ejemplo, del 10 al 15 % en peso). El condensado puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, del 20 al 80 % en peso (por ejemplo, del 30 al 75 % en peso) y preferiblemente del 40 al 65 % en peso (por ejemplo, del 45 al 60 % en peso); o puede tener una concentración de yoduro de metilo del 50 al 90 % en peso (por ejemplo, del 60 al 85 % en peso) y preferiblemente del 70 al 80 % en peso. El condensado puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, del 0,01 al 20 % en peso (por ejemplo, del 0,1 al 15 % en peso) y preferiblemente del 1 al 10 % en peso (por ejemplo, del 2 al 8 % en peso); o puede tener una concentración de acetato de metilo del 3 al 20 % en peso (por ejemplo, del 5 al 15 % en peso). El condensado de la corriente de cabeza (8A) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso, preferiblemente del 0 al 3 % en peso y, más preferiblemente, del 0 a 1 % en peso, o puede tener una concentración de ácido acético sustancialmente no mayor que el límite de detección. El condensado puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 0 al 10% en peso (por ejemplo, del 0,01 al 8% en peso) y preferiblemente del 0,1 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,3 al 3 % en peso).
El condensado de la corriente de cabeza (8A) puede tener una concentración de dimetil éter que puede seleccionarse de un amplio intervalo de 10 ppm a 80 % en peso, y puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, de 100 ppm al 60 % en peso (por ejemplo, del 0,5 al 50 % en peso) y preferiblemente del 1 al 40 % en peso (por ejemplo, del 5 al 30 % en peso). La concentración de dimetil éter en la corriente de cabeza (8A), que varía según las condiciones del proceso, puede incrementarse en algunos casos. El condensado de la corriente de cabeza (8A) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0 al 3 % en peso), preferiblemente del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0 al 0,5 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,001 al 0,3% en peso (por ejemplo, del 0,01 al 0,1% en peso), o puede tener una concentración de metanol sustancialmente no mayor que el límite de detección.
La corriente de cabeza (8A) (la línea de reflujo 83) puede tener una temperatura a una presión atmosférica de, por ejemplo, de 10 a 90 °C (por ejemplo, de 15 a 80 °C) y preferiblemente de 20 a 70 °C (por ejemplo, de 20 a 65 °C). El condensado (las líneas 84, 85) de la corriente de cabeza (8A) enfriado en el condensador C6 puede tener una temperatura de, por ejemplo, de 0 a 45 °C (por ejemplo, 3 a 35 °C) y preferiblemente de 5 a 30 °C (por ejemplo, de 7 a 25 °C).
La corriente líquida de fondo o la corriente de fondo acuosa (8B) (la línea 81) normalmente contiene agua como componente principal y puede contener acetaldehído. La corriente líquida (8B) puede tener una concentración de CRP (en base al peso) de, por ejemplo, del 1 al 50 % en peso (por ejemplo, del 5 al 45 % en peso) y preferiblemente del 10 al 40 % en peso (por ejemplo, del 20 al 40 % en peso), o puede tener una concentración de CRP del 2 al 15% en peso (por ejemplo, del 5 al 10% en peso). La corriente líquida (8B) puede tener una concentración de yoduro de metilo de, por ejemplo, no más del 1 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 0,8 % en peso), no más de preferiblemente el 0,5 % en peso (por ejemplo, del 0,001 al 0,2 % en peso) y, más preferiblemente, no más del 0,005 al 0,15 % en peso. La corriente líquida (8B) puede tener una concentración de acetato de metilo de, por ejemplo, de 1 ppm al 5 % en peso (por ejemplo, de 50 ppm al 2 % en peso) y preferiblemente del 0,01 al 1,5 % en peso (por ejemplo, del 0,05 al 1 % en peso). La corriente líquida (8B) puede tener una concentración de ácido acético de, por ejemplo, no más del 5 % en peso (por ejemplo, de 1 ppm al 3 % en peso) y preferiblemente no más del 1 % en peso (por ejemplo, de 50 ppm al 0,5 % en peso), o puede tener una concentración de ácido acético sustancialmente no mayor que el límite de detección (0 % en peso). La corriente líquida (8B) puede tener una concentración de agua de, por ejemplo, del 40 al 90 % en peso (por ejemplo, del 50 al 85 % en peso) y preferiblemente del 55 al 80 % en peso (por ejemplo, del 60 al 80 % en peso); o puede tener una concentración de agua del 80 al 98 % en peso (por ejemplo, del 85 al 97 % en peso) y preferiblemente del 90 al 95 % en peso. La corriente líquida (8B) puede tener una concentración de dimetil éter de, por ejemplo, del 0 al 2% en peso (por ejemplo, del 0,0001 al 1,5% en peso), preferiblemente del 0,001 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 0,5 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,1 al 0,5 % en peso. La corriente líquida (8B) puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0 al 3 % en peso), preferiblemente del 0 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0 al 0,5 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,001 al 0,3% en peso (por ejemplo, del 0,01 al 0,1 % en peso), o puede tener una concentración de metanol sustancialmente no mayor que el límite de detección.
La corriente líquida de fondo o la corriente de fondo acuosa (8B) puede tener una temperatura a presión atmosférica de, por ejemplo, de 15 a 110 °C (por ejemplo, de 20 a 100 °C) y preferiblemente de 25 a 80 °C (por ejemplo, de 30 a 70 °C).
Independientemente del uso de ácido acético como disolvente miscible, la segunda corriente de cabeza (5A) y/o la corriente de corte lateral (5B), así como la corriente de proceso posterior, por ejemplo, el condensado (la fase acuosa y/o la fase orgánica, en particular, la fase acuosa) de la etapa de separación líquido-líquido (6) normalmente contiene ácido acético y acetato de metilo además de acetaldehído y yoduro de metilo. La destilación de la corriente de proceso que contiene tales componentes en la tercera etapa de destilación (7) anterior distribuye ácido acético o acetato de metilo al extractor (en particular, agua) de la corriente líquida de fondo (7B) para separar el acetaldehído y el yoduro de metilo del ácido acético. Específicamente, la columna de destilación (7) permite una separación eficiente del ácido acético y el acetato de metilo de la corriente de proceso. Así, la destilación extractiva con agua en la cuarta etapa de destilación (8) después de la tercera etapa de destilación (7) evita que el yoduro de metilo se mezcle con la corriente líquida de fondo (8B), debido a una afinidad entre el agua y el acetaldehído, para proporcionar la corriente líquida de fondo o la solución acuosa (8B) que tiene una relación extremadamente alta (AD/Mel) de acetaldehído (Ad ) con respecto al yoduro de metilo (Mel). Específicamente, después de que el ácido acético y el acetato de metilo se eliminen en la tercera etapa de destilación (7) además de la segunda etapa de destilación (5), se realiza una destilación extractiva con agua adicional en la cuarta etapa de destilación (8) para lograr el ahorro de energía y la reducción del coste de equipos en comparación con el proceso convencional, y además, para reducir una pérdida por descarga de yoduro de metilo hacia el exterior del sistema. La relación AD/Mel en la corriente líquida de fondo o solución acuosa (8B) puede ser, por ejemplo, de 20/1 a 2000/1 (por ejemplo, de 50/1 a 1500/1), preferiblemente de 100/1 a 1000/1 (por ejemplo, de 150/1 a 750/1) y, más preferiblemente, de 200/1 a 500/1 (por ejemplo, de 250/1 a 450/1).
Como se ha descrito anteriormente, cada una de las corrientes de proceso (por ejemplo, una corriente de proceso, tales como la composición mixta (3A) o las fases separadas de la misma, o la corriente de corte lateral (5b ) o las fases separadas de la misma normalmente contienen otros componentes (incluidas las impurezas) inevitablemente. La corriente del proceso puede tener una concentración de metanol de, por ejemplo, del 0 al 5 % en peso (por ejemplo, del 0,0001 al 3 % en peso), preferiblemente del 0,001 al 1 % en peso (por ejemplo, del 0,01 al 0,5 % en peso) y, más preferiblemente, del 0,1 al 0,5 % en peso. La corriente del proceso puede tener una concentración de yoduro de hidrógeno de 0 a 5000 ppm (por ejemplo, de 1 a 1000 ppm) y preferiblemente de 5 a 500 ppm (por ejemplo, de 10 a 300 ppm). La corriente de proceso puede tener una concentración de cada uno de ácido fórmico y ácidos alcanocarboxílicos C3-8 (tal como ácido propiónico) de, por ejemplo, de 0 a 500 ppm (por ejemplo, de 1 a 300 ppm) y preferiblemente de 0 a 100 ppm (por ejemplo, de 5 a 50 ppm). La corriente de proceso puede tener una concentración de cada uno de los aldehídos derivados del acetaldehído (tales como crotonaldehído y 2-etilcrotonaldehído) de, por ejemplo, de 0 a 500 ppm (por ejemplo, de 1 a 300 ppm) y preferiblemente de 0 a 100 ppm (por ejemplo, de 5 a 50 ppm). La corriente de proceso puede tener una concentración de cada uno de los yoduros de alquilo (yoduros de alquilo C2-12 tales como yoduro de hexilo) de, por ejemplo, de 0 a 100 ppm (por ejemplo, de 1 ppb a 50 ppm) y preferiblemente de 0 a 10 ppm (por ejemplo, de 10 ppb a 5 ppm).
El condensado (la fase acuosa y/o la fase orgánica, por ejemplo, la fase acuosa) de la etapa de separación líquidolíquido (6) puede someterse a destilación extractiva con agua en la cuarta etapa de destilación (8) sin someterla a la tercera etapa de destilación (7).
Al separar el ácido acético o el acetato de metilo como un componente en la corriente líquida de fondo (7B), la tercera corriente de cabeza (7A) de la tercera etapa de destilación (7) tiene una capacidad de distribución o solubilidad reducida del yoduro de metilo en agua. Así, si fuese necesario, el acetaldehído puede extraerse con agua de la tercera corriente de cabeza (7A) mediante una o una pluralidad de unidades de extracción con agua provistas de un mezclador y un sedimentador o mediante una columna de extracción, en lugar de la cuarta etapa de destilación (8).
Adicionalmente, la fase acuosa obtenida separando bifásicamente la mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A) también contiene yoduro de metilo. Así, al menos una parte de la fase acuosa obtenida separando bifásicamente la mezcla de extracción (5B) y/o la corriente de cabeza (5A) puede someterse a extracción con agua en la etapa de extracción o destilación extractiva (8). Ocasionalmente, al menos una parte de la fase acuosa obtenida separando al menos bifásicamente la mezcla de extracción (5B), entre la mezcla de extracción (5B) y la corriente de cabeza (5A), puede someterse prácticamente a la etapa de extracción (8). La fase acuosa anterior y/o la corriente de cabeza (7A) de la etapa de destilación (7) pueden someterse a extracción con agua en la etapa de extracción (8).
De acuerdo con la presente invención, como se ha descrito anteriormente, Se pueden hacer varios cambios y modificaciones de la unidad de proceso y/o el flujo del proceso. Por ejemplo, en la segunda etapa de separación líquido-líquido (6), la unidad de separación 6a no es absolutamente necesaria. Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 2, la corriente de cabeza (5A) de la segunda etapa de destilación (5) puede enfriarse y condensarse en el condensador C3, y todo el condensado puede someterse a reflujo en la segunda columna de destilación (5) usando una unidad de reflujo 106 en lugar de la unidad de separación 6a. Para someter a reflujo la totalidad de la corriente de cabeza (5A), la unidad de reflujo 106 no es absolutamente necesaria. La segunda etapa de separación líquidolíquido (6) no requiere necesariamente una pluralidad de unidades de separación líquido-líquido 6b y 6c. La segunda etapa de separación líquido-líquido (6) puede usar una sola unidad de separación líquido-líquido (tal como un tanque, un decantador, un tanque de contención o un tanque de compensación).
La corriente de corte lateral (5B) o el fluido (tal como la fase acuosa) de la segunda etapa de separación líquidolíquido (6) puede destilarse en la cuarta etapa de destilación (8). La tercera etapa de destilación (7) y/o la cuarta etapa de destilación (8) no son absolutamente necesarias. En lugar de la cuarta etapa de destilación (8), se puede usar una unidad de extracción (como una columna de extracción o un extractor). Un disolvente acuoso producido en el proceso puede usarse como un extractor en la segunda etapa de destilación (5).
De acuerdo con la presente invención, los CRP que incluyen al menos acetaldehído y yoduro de metilo pueden separarse de manera efectiva entre sí.
El proceso de la presente invención es aplicable no solo para la segunda columna de destilación (5) sino también para una o una pluralidad de columnas de destilación que siguen a la primera columna de destilación (3) para separar selectivamente los CRP que incluyen al menos acetaldehído mediante el uso de destilación extractiva en la zona de concentración. En particular, el proceso de la presente invención es aplicable de manera efectiva a una composición mixta o corriente de cabeza que contiene yoduro de metilo concentrado como se ha descrito anteriormente con el fin de extraer de manera efectiva los CRP con una pequeña cantidad del extractor en un pequeño espacio de extracción. En la composición mixta o corriente de cabeza, al menos yoduro de metilo, entre los compuestos reductores de permanganato (CRP) y el yoduro de metilo, puede concentrarse, los CRP también pueden concentrarse, o la concentración de agua puede reducirse, en comparación con un flujo mixto producido en una operación unitaria anterior [por ejemplo, una corriente alimentada a la primera columna de destilación (3)]. La operación unitaria anterior puede incluir una o una pluralidad de varias operaciones unitarias, por ejemplo, una etapa de evaporación instantánea, una etapa de destilación (incluyendo una etapa de destilación extractiva con agua), una etapa de extracción, una etapa de condensación y separación líquido-líquido (bifásica), una etapa de absorción y una etapa de separación por membrana.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos pretenden describir esta invención con más detalle y de ninguna manera deben interpretarse como la definición del alcance de la invención.
En lo sucesivo en el presente documento, Los resultados de los experimentos llevados a cabo utilizando una columna de destilación Oldershaw que tiene un diámetro de 40 mm$ de acuerdo con un flujo de proceso de los ejemplos mostrados en la Fig. se mostrarán 3. En experimentos de acuerdo con el proceso de los ejemplos mostrados en la Fig. 3, El proceso mostrado en la Fig. 1, que comprende una segunda etapa de destilación (5), una etapa de separación líquido-líquido (6), una tercera etapa de destilación (7) y una cuarta etapa de destilación (8), se modificaron reemplazando una unidad de separación 6a después de la segunda etapa de destilación (5) con una unidad de reflujo 106, disponiendo un decantador 6c sin usar un decantador 6a y un tanque de contención 6b, y conectando o uniendo una línea 63 para una mezcla de extracción (5B) a una unidad de enfriamiento (enfriador) C4. Por consiguiente, sin usar una línea 64 y una línea 67 mostradas en la Fig. 1, Una fase orgánica en el decantador 6c se recicló a la etapa de destilación (5) a través de una línea 68. Además, una fase acuosa en el decantador 6c se recicló a un caudal predeterminado (un caudal correspondiente a un caudal en una línea 67 mostrada en la Fig. 1) desde el tanque 6c hasta la etapa de destilación (5) a través de una línea 69a ramificada desde una línea 69. El ácido acético, como un disolvente miscible, se alimentó a través de una línea de alimentación 70 en una posición intermedia en altura entre una línea de reciclaje 65 y una línea de alimentación 44.
En un proceso del Ejemplo Comparativo 1, se usaron una segunda columna de destilación (columna de eliminación de acetaldehído) 206, una columna de extracción 207 y una columna de destilación 208, como se muestra en la Fig. 4.
En el Ejemplo Comparativo 1 y los Ejemplos 1 a 8, se alimentó una fase orgánica (líquido de alimentación rico en Mel) en un decantador (4) a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de una línea de alimentación 44 mostrada en la Fig. 1. En los Ejemplos 9 y 10, también se alimentó una fase acuosa (líquido de alimentación rico en agua) en el decantador (4) a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación (5) a través de una línea de alimentación 43b mostrada en la Fig. 1. La fase acuosa en la línea de alimentación 43b se mezcló (o fusionó) con la fase orgánica en la línea de alimentación 44, y la mezcla resultante se alimentó al mismo plato de la columna de destilación.
En el siguiente Ejemplo Comparativo y Ejemplos, los valores numéricos se expresaron como sigue. Los valores medidos se redondearon al segundo último dígito. Con respecto a los valores medidos en el Ejemplo Comparativo y los Ejemplos, los valores de concentración se expresaron básicamente como un decimal, y los valores de caudal expresados se determinaron redondeando los valores medidos. En las Tablas, la concentración de cada componente se expresó básicamente como uno o dos decimales; para un componente que tiene una concentración más baja, la concentración se expresó como tres o cuatro decimales. En las Tablas, la suma total de las concentraciones de los componentes descritos no es estrictamente 100% en peso en algunos casos. En esos casos, la cantidad del componente que tiene la concentración máxima se usa como una cantidad equilibrada, de modo que la suma total se expresó como 100% en peso. La cantidad del componente que tiene la concentración máxima se mostró como una cantidad equilibrada "BL". En la cantidad equilibrada "BL", también se encuentran trazas de impurezas u otros componentes.
Ejemplo Comparativo 1
S proporcionó una segunda columna de destilación 206 que tiene el número real de etapas de 100 [columna de eliminación de acetaldehído; temperatura máxima de la columna de 22 °C, temperatura del fondo de la columna de 48 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10 mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Al plato 32° desde el fondo de la columna de destilación 206, se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 20 °C) a 1295 g/h. Un producto de cabeza 262 (temperatura: 22 °C) producido por la destilación se enfrió a 7 °C en un condensador C3. Una parte del condensado se sometió a reflujo a una velocidad de 987 g/h (a través de una línea de reflujo 263), y la parte residual del condensado se destiló a través de una línea 264 a una velocidad de 6,0 g/h. El líquido de alimentación era una solución (o mezcla) de yoduro de metilo (Mel) que tenía una concentración de acetaldehído (AD) de 1960 ppm, una concentración de acetato de metilo (MA) del 14,9 % en peso, una concentración de agua del 0,7% en peso y una concentración de ácido acético (AC) del 1,9% en peso. El condensado (la línea 264) del producto de cabeza tenía una concentración de AD del 41,4% en peso (solución o mezcla de Mel). La solución Mel se alimentó a la parte superior de una columna de extracción 207 que tenía el número de etapas teóricas de 1 [temperatura de la parte superior de la columna de 15 °C, temperatura del fondo de la columna de 15 °C, presión absoluta de aproximadamente 0.1 MPa (presión atmosférica)] a través de la línea 264, Se alimentó agua (temperatura: 15 °C) a una velocidad de 6,0 g/ha al fondo de la columna de extracción 207 a través de una línea 271, y una mezcla de extracción acuosa (temperatura: 15 °C) que tenía una concentración de AD del 26,4 % en peso se retiró a un caudal de 8,5 g/h desde la parte superior de la columna (una línea 275). La mezcla de extracción acuosa que contiene AD se alimentó a una columna de destilación (columna de separación AD) 208 (temperatura de la parte superior de la columna de 21 °C, temperatura del fondo de la columna de 102 °C, presión de la parte superior de la columna de presión atmosférica 10 mmH2O) a través de una línea de alimentación 275 y se destiló para formar un producto de cabeza 282 que tenía una temperatura de 21 °C. El producto de cabeza 282 se enfrió en un condensador C6 para dar un condensado (temperatura: 7 °C). Una parte del condensado se sometió a reflujo a una velocidad de 25,3 g/h (a través de una línea de reflujo 283), y la parte residual del condensado, que tenía una concentración de AD del 88,8 % en peso y una concentración de Mel del 10,8 % en peso (temperatura: 7 °C), se retiró a un caudal de 2,53 g/h a través de una línea de retirada 284. Desde el fondo de la columna, una corriente de fondo (temperatura: 102 °C) se retiró a través de una línea 281. De acuerdo con el proceso, AD y Mel se eliminaron del proceso a un caudal de 2,25 g/h y un caudal de 0,27 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación (columna de eliminación de acetaldehído) 206 requería una cantidad de calor del calderín de 100,2 kcal/h, y la columna de separación de AD 208 requería una cantidad de calor del calderín de 4,3 kcal/h.
La Tabla 1 muestra el análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 4.
[Tabla 1]
Tabla 1
Composición en la línea N.° representada en la Fig. 4 (% en peso)
Línea N.° 44 261 262/263/264 272 275 282/283/284
AD 0,196 0,0038 41,39 6,79 26,39 BL
Mel BL BL BL BL 3,22 10,83
MA 14,89 14,96 0,33 0,37 0,08 0,26
H2O 0,70 0,70 0,53 1,27 BL 0,14
Composición en la línea N.° representada en la Fig. 4 (% en peso)
Línea N.° 44 261 262/263/264 272 275 282/283/284
AC 1,90 1,91 0,00 0,00 0,00 0,00
Total 100 100 100 100 100 100
En la Tabla 1, AD indica acetaldehído, MeI indica yoduro de metilo, MA indica acetato de metilo, y AC indica ácido acético (lo mismo se aplica más adelante).
Ejemplo 1
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 43 [temperatura máxima de la columna de 23 °C, temperatura del fondo de la columna de 47 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 20 °C) al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 1295 g/h, y se alimentó agua (temperatura: 20 °C) al 43er plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 12,5 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 23 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 7 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 576 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1960 ppm, una concentración de MA del 14,8 % en peso, una concentración de agua del 0,7 % en peso y una concentración de CA del 1,8 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 36 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 15 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica (fase de MeI). Una corriente de fondo desde una línea 52 (temperatura: 47 °C) se retiró a una velocidad de 1285 g/h. La cantidad total de la fase acuosa (temperatura: 15 °C) que tenía una concentración de AD del 15,8 % en peso se retiró a una velocidad de 15,6 g/h desde el tanque 6c hacia el exterior del sistema a través de una línea 69 sin reciclar a la segunda columna de destilación 5, y se eliminó así el AD. La cantidad total (808,9 g/h) de la fase de MeI (una línea 68, temperatura: 15 °C) en el tanque 6c se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna) de la segunda columna de destilación (columna de eliminación de acetaldehído) 5. De acuerdo con el proceso, AD y MeI en la fase acuosa (la línea 69) se eliminaron del proceso a un caudal de 2,47 g/h y un caudal de 0,22 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 56,1 kcal/h. La velocidad de retirada desde el fondo (la línea 52) de la segunda columna de destilación 5 fue de 1285 g/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. [Tabla 2]
Tabla 2
Composición en la línea N ° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 44 52 53/61 63 65/68 69
AD 0,196 0,004 38,12 2,73 2,47 15,77
MeI BL BL BL BL BL 1,43
MA 14,77 14,89 0,38 2,33 2,36 0,94
H2O 0,70 0,70 0,39 1,71 0,16 BL
AC 1,83 1,85 0,00 0,00 0,00 0,00
Total 100 100 100 100 100 100 Ejemplo 2
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 43 [temperatura máxima de la columna de 22 °C, temperatura del fondo de la columna de 47 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 20 °C) al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 1302 g/h, y se alimentó agua (temperatura: 20 °C) al 43er plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 12,5 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 22 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 7 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 937 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1940 ppm, una concentración de MA del 14,8 % en peso, una concentración de agua del 0,7 % en peso y una concentración de CA del 2,1 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 34 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 15 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica. Una corriente de fondo desde una línea 52 (temperatura: 47 °C) se retiró a una velocidad de 1294 g/h. Una primera parte de la fase acuosa que tenía una concentración de AD del 20,5 % en peso se retiró a una velocidad de 11,9 g/h desde el tanque 6c hacia el exterior del sistema a través de una línea 69 sin reciclar a la segunda columna de destilación 5, y se eliminó así el AD. Una segunda parte de la fase acuosa (una línea 69a, temperatura: 15 °C) se retiró a un caudal de 7,4 g/h del tanque 6c y se mezcló (o fusionó) con la cantidad total (1345 g/h) de la fase de Mel (una línea 68, temperatura: 15 °C) se retiró del tanque 6c (una línea 65), y la mezcla resultante se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna).
De acuerdo con el proceso, AD y Mel en la fase acuosa (la línea 69) se eliminaron del proceso a un caudal de 2,44 g/h y un caudal de 0,18 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 89,7 kcal/h. La velocidad de retirada desde el fondo (la línea 52) de la segunda columna de destilación 5 fue de 1294 g/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. [Tabla 3]
Tabla 3
Composición en la línea N ° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 44 52 53/61 63 68 69/69a
AD 0,194 0,005 41,12 3,73 3,49 20,54
Mel BL BL BL BL BL 1,56
MA 14,76 14,83 0,29 2,26 2,28 0,75
H2O 0,70 0,97 0,33 1,28 0,19 BL
AC 2,08 2,09 0,00 0,00 0,00 0,00
Total 100 100 100 100 100 100 Ejemplo 3
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 43 [temperatura máxima de la columna de 22 °C, temperatura del fondo de la columna de 47 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 20 °C) al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 1279 g/h, y se alimentó agua (temperatura: 20 °C) al 43er plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 12,6 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 22 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 7 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 688 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1960 ppm, una concentración de MA del 14,8 % en peso, una concentración de agua del 0,7 % en peso y una concentración de CA del 1,8 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 34 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 15 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica (fase de Mel). Una corriente de fondo desde una línea 52 (temperatura: 47 °C) se retiró a una velocidad de 1299 g/h. La cantidad total de la fase acuosa (temperatura: 15 °C) que tenía una concentración de AD del 16,0 % en peso se retiró a una velocidad de 15,3 g/h desde el tanque 6c hacia el exterior del sistema a través de una línea 69 sin reciclar a la segunda columna de destilación 5, y se eliminó así el AD. La cantidad total de la fase de Mel (una línea 68, temperatura: 15 °C) en el tanque 6c se recicló a una velocidad de 1013 g/h hasta el primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna) de la segunda columna de destilación (columna de eliminación de acetaldehído) 5.
Adicionalmente, se alimentó ácido acético (temperatura: 20 °C) a un caudal de 30,0 g/h al 21er plato debajo de la parte superior de la segunda columna de destilación 5 (el 17° plato debajo del plato de reciclaje) a través de una línea 70.
De acuerdo con el proceso, AD y Mel en la fase acuosa (la línea 69) se eliminaron del proceso a un caudal de 2,45 g/h y un caudal de 0,18 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 66,1 kcal/h. La velocidad retirada del fondo de la segunda columna de destilación 5 fue de 1299 g/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. [Tabla 4]
Tabla 4
Composición en la línea N ° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 44 52 53/61 63 68/65 69
AD 0,196 0,004 38,74 2,67 2,47 15,97
Mel BL BL BL BL BL 1,20
MA 14,77 14,54 0,15 0,94 0,95 0,50
H2O 0,70 0,71 0,37 1,34 0,11 BL
AC 1,83 4,11 0,00 0,00 0,00 0,00
Total 100 100 100 100 100 100
Ejemplo 4
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 43 [temperatura máxima de la columna de 22 °C, temperatura del fondo de la columna de 47 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 20 °C) al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 1290 g/h, y se alimentó agua (temperatura: 20 °C) al 43er plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 12,5 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 22 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 7 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 899 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1940 ppm, una concentración de MA del 14,8 % en peso, una concentración de agua del 0,70 % en peso y una concentración de CA del 2,1 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 34 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 15 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica. Una primera parte de la fase acuosa (temperatura: 15 °C) que tenía una concentración de AD del 20,3 % en peso se retiró a una velocidad de 11,9 g/h desde el tanque 6c a través de una línea 69 sin reciclar a la segunda columna de destilación 5, y se eliminó así el AD. Una segunda parte de la fase acuosa (una línea 69a) se retiró a un caudal de 7,4 g/h del tanque 6c y se mezcló con la cantidad total (1305 g/h) de la fase de Mel (una línea 68, temperatura: 15 °C) se retiró del tanque 6c (una línea 65), y la mezcla resultante se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna). La tasa retirada de la corriente de fondo (la línea 52, temperatura: 47 °C) de la segunda columna de destilación 5 fue 1312 g/h.
Adicionalmente, se alimentó ácido acético (temperatura: 20 °C) a un caudal de 30,0 g/h al 21er plato debajo de la parte superior de la segunda columna de destilación 5 (el 17° plato debajo del plato de reciclaje) a través de una línea 70.
Después, la fase acuosa (la línea 69) en el decantador 6c se alimentó a una tercera columna de destilación que tiene el número real de etapas de 6 [columna de eliminación de AD; temperatura de la parte superior de la columna: 21 °C, temperatura del fondo de la columna: 99 °C, presión en la parte superior de la columna: presión atmosférica 10 mmH2O (aproximadamente 100 Pa)] 7. Un producto de cabeza (temperatura: 21 °C) de una línea 72 se enfrió en un condensador C5 a 7 °C y se calentó a reflujo a una velocidad de reflujo de 12,5 g/h por destilación. Se extrajo un destilado (condensado) que tenía una concentración de AD del 92,4 % en peso a un caudal de 2,62 g/h a través de una línea 74. Una mezcla acuosa (temperatura: 99 °C) que tenía una concentración de acetato de metilo del 0,1 % en peso se retiró del fondo a través de una línea 71 para la eliminación del acetato de metilo. Se proporcionó una cuarta columna de destilación que tiene el número real de etapas de 6 [columna de destilación extractiva con agua; temperatura de la parte superior de la columna: 28 °C, temperatura del fondo de la columna: 35 °C, presión en la parte superior de la columna: presión atmosférica 10 mmH2O (aproximadamente 100 Pa)] 8. El destilado después de la eliminación del acetato de metilo se alimentó al 1er plato desde el fondo de la columna de destilación 8 a través de una línea 74, y se alimentó agua (temperatura: 20 °C) a una velocidad de 5,2 g/ha la parte superior de la columna. Un producto de cabeza (temperatura: 28 °C) de la línea 83 se enfrió en un condensador C6 a 7 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 6,0 g/h para destilación extractiva con agua. Se extrajo una solución de condensado (una línea 85) que tenía una concentración de AD del 42,9 % en peso y una concentración de Mel del 51,7% en peso a una velocidad de 0,3 g/h desde la parte superior de la columna, y una mezcla acuosa (temperatura: 35 °C) que tenía una concentración de AD del 30,3 % en peso y una concentración de Mel del 0,073 % en peso se retiró a 7,6 g/h desde el fondo (una línea 81).
De acuerdo con el proceso, AD y Mel en la fase acuosa (la línea 69) se eliminaron del proceso a un caudal de 2,42 g/h y un caudal de 0,16 g/h, respectivamente. Adicionalmente, AD y Mel en la parte inferior (la línea 81) se eliminaron del proceso a un caudal de 2,29 g/h y un caudal de 0,0055 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 86,4 kcal/h. La tercera columna de destilación (columna de eliminación de AD) 7 requería una cantidad de calor del calderín de 3,0 kcal/h. La columna de destilación extractiva con agua 8 requería una cantidad de calor del calderín de 0,7 kcal/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. [Tabla 5]
Tabla 5
Composición en la línea N.° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 44 52 53/61 63 69/69a 68 71 72/73/74
AD 0,194 0,005 41,33 3,51 20,34 3,39 0,0001 BL
Mel BL BL BL BL 1,35 BL 0,0001 6,13
MA 14,76 14,50 0,15 1,18 0,40 1,19 0,10 1,46
H2O 0,70 0,96 0,32 0,72 BL 0,15 BL 0,00
AC 2,08 4,33 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Total 100 100 100 100 100 100 100 100 Ejemplo 5
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 43 [temperatura máxima de la columna de 22 °C, temperatura del fondo de la columna de 47 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 20 °C) al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 1290 g/h, y se alimentó agua (temperatura: 20 °C) al 43er plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 12,5 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 22 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 7 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 899 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1940 ppm, una concentración de MA del 14,8 % en peso, una concentración de agua del 0,7 % en peso y una concentración de CA del 2,1 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 34 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 15 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica. Una primera parte de la fase acuosa (temperatura: 15 °C) que tenía una concentración de AD del 20,3 % en peso se retiró a una velocidad de 11,9 g/h desde el tanque 6c a través de una línea 69 y se alimentó a la cuarta columna de destilación (columna de destilación extractiva con agua) 8. Una segunda parte de la fase acuosa (una línea 69a) se retiró a un caudal de 7,4 g/h del tanque 6c y se mezcló con la cantidad total (1305 g/h) de la fase de Mel (una línea 68, temperatura: 15 °C) se retiró del tanque 6c, y la mezcla resultante se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna). La tasa retirada de la corriente de fondo (la línea 52, temperatura: 47 °C) de la segunda columna de destilación 5 fue 1312 g/h.
Adicionalmente, se alimentó ácido acético (temperatura: 20 °C) a un caudal de 30,0 g/h al 21er plato debajo de la parte superior de la segunda columna de destilación 5 (el 17° plato debajo del plato de reciclaje) a través de una línea 70.
Después, la fase acuosa (la línea 69) retirada del decantador 6c a una velocidad de 11,9 g/h se alimentó directamente al primer plato desde el fondo de una cuarta columna de destilación que tiene el número real de etapas de 6 [columna de destilación extractiva con agua; temperatura de la parte superior de la columna de 32 °C, temperatura del fondo de la columna de 70 °C, presión en la parte superior de la columna: presión atmosférica 10 mmH2O (aproximadamente 100 Pa)] 8 sin alimentar a la tercera columna de destilación (columna de eliminación de AD) 7, y se alimentó agua (temperatura de 20 °C) a la parte superior de la cuarta columna de destilación a una velocidad de 23,9 g/h. Un producto de cabeza (temperatura de 32 °C) de una línea 83 se enfrió en un condensador C6 a 15 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 1,8 g/h para destilación extractiva con agua. Una solución de condensado que tenía una concentración de AD del 12,5% en peso y una concentración de Mel del 76,4 % en peso se retiró de la parte superior de la columna a 0,20 g/h, y una mezcla acuosa (temperatura de 70 °C) que tenía una concentración de AD de 6,7 % en peso y una concentración de Mel de 0,022 % en peso se retiró del fondo (una línea 81) a una velocidad de 35,6 g/h.
De acuerdo con el proceso, AD y Mel en la parte inferior (la línea 81) se eliminaron del proceso a un caudal de 2,40 g/h y un caudal de 0,0078 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 86,4 kcal/h. La columna de destilación extractiva con agua 8 requería una cantidad de calor del calderín de 2,1 kcal/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. Las composiciones de las líneas 44, 52, 53/61, 63, 69a, 69 y 68 son las mismas que las del ejemplo 4 y se omiten de la siguiente Tabla. La composición de la línea 69 es la misma que la de la línea de alimentación 74, que se alimenta a la columna de destilación 8 sin pasar a través de la columna de destilación 7.
[Tabla 6]
Tabla 6
Composición en la línea N ° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 74/69 81 84/85
AD 20,34 6,73 12,47
MeI 1,35 0,022 BL
MA 0,40 0,08 10,06
H2O BL BL 1,05
AC 0,00 0,00 0,00
Total 100 100 100
La Tabla 7 y la Tabla 8 representan la operación de destilación del líquido de alimentación, la eficiencia de separación de los CRP y el yoduro de metilo, y la eficiencia energética.
[Tabla 7]
Tabla 7
Número de Cantidad de Cantidad
etapas de eliminación perdida Relación oeficiente de utilización
destilación de AD de MeI MeI/AD C del calderín (kcal/h)
2a 3 4 a columna (etapas) columna a columna
(g/h) (g/h) de de de Total destilación destilación destilación Ejemplo
Comparativo 1 100 2,25 0,27 0,122 100,2 4,3 - 104,5 Ejemplo 1 43 2,47 0,22 0,091 56,1 - - 56,1 Ejemplo 2 43 2,44 0,18 0,076 89,7 - - 89,7 Ejemplo 3 43 2,45 0,18 0,075 66,1 - - 66,1 Ejemplo 4 43 2,42 0,16 0,066 86,4 3,0 0,7 90,1
En el Ejemplo Comparativo 1, la cantidad de eliminación de AD y la cantidad perdida de MeI indican la cantidad de AD y la cantidad de MeI en el extracto acuoso 275 de la columna 207 de destilación extractiva con agua en la Fig. 4. En los Ejemplos, la cantidad de eliminación de AD y la cantidad perdida de MeI indican la cantidad de AD y la cantidad de MeI en la fase acuosa 69 formada por una mezcla de la segunda columna de destilación (5). En el Ejemplo Comparativo 1, la relación yoduro de metilo/acetaldehído (relación MeI/AD) se calculó a partir de la cantidad de AD y la cantidad de MeI en el extracto acuoso 275. En los Ejemplos 1 a 4, la relación yoduro de metilo/acetaldehído (relación MeI/AD) se calculó a partir de la cantidad de Ad y la cantidad de MeI en la fase acuosa 69.
[Tabla 8]
Tabla 8
Número de Cantidad Cantidad
etapas de de erdida relación Coeficiente de utilización del calderín destilación eliminación p
de AD de MeI MeI/AD (kcal/h)
2a
3 a columna 4 a columna (etapas) columna
(g/h) (g/h) de de de Total destilación destilación destilación Ejemplo
Comparativo 1 100 2,25 0,27 0,122 100,2 4,3 - 104,5 Ejemplo 4 43 2,29 0,0055 0,0024 86,4 3,0 0,7 90,1 Ejemplo 5 43 2,40 0,0078 0,0032 86,4 - 2,1 88,5
En el Ejemplo Comparativo 1, la cantidad de eliminación de AD y la cantidad perdida de MeI indican la cantidad de AD y la cantidad de Mel en el destilado 284, que se obtuvo por destilación adicional, mediante la columna de destilación 208, el extracto acuoso 275 de la columna de destilación extractiva con agua 207 en la Fig. 4. En los Ejemplos 4 y 5, la cantidad de eliminación de AD y la cantidad perdida de MeI indican la cantidad de AD y la cantidad de MeI en la corriente de fondo 81 desde la cuarta columna de destilación (8). En el Ejemplo Comparativo 1, la relación yoduro de metilo/acetaldehído (relación MeI/AD) se calculó a partir de la cantidad de Ad y la cantidad de MeI en el destilado 284. En los Ejemplos 4 y 5, la relación yoduro de metilo/acetaldehído (relación MeI/AD) se calculó a partir de la cantidad de AD y la cantidad de MeI en el líquido del fondo 81.
La comparación entre el Ejemplo Comparativo 1 y los Ejemplos 1 a 3 en la Tabla 7 muestra que la destilación extractiva con agua por la segunda columna de destilación (columna de eliminación de acetaldehído) (5) de acuerdo con la presente invención reduce el número de etapas requeridas para la columna de destilación 100 a 43 y también reduce la cantidad de vapor requerida. La comparación del Ejemplo 1 con el Ejemplo 2 y la comparación del Ejemplo 1 con el Ejemplo 3 muestran que no solo se retira la fase acuosa de la corriente de corte lateral hacia el exterior del sistema sino que también se recicla una parte de la fase acuosa a la columna de destilación o la alimentación adicional de ácido acético a la segunda columna de destilación reduce la concentración de acetato de metilo en la segunda columna de destilación (5) para disminuir el flujo de salida de yoduro de metilo hacia el exterior del sistema. La comparación de los Ejemplos 2 y 3 con el Ejemplo 4 muestra que la combinación del reciclaje de la fase acuosa y la alimentación de ácido acético reduce aún más la cantidad perdida de yoduro de metilo en comparación con el reciclaje de la fase acuosa en la segunda columna de destilación (5) solo o la alimentación de ácido acético solo. Asimismo, como se desprende de la Tabla 8, la destilación extractiva con agua por la cuarta columna de destilación (8) reduce la cantidad perdida de yoduro de metilo. La comparación entre el Ejemplo 4 y el Ejemplo 5 muestra que la eliminación del acetato de metilo por la tercera columna de destilación (columna de eliminación de AD) (7) antes de la destilación extractiva con agua por la cuarta columna de destilación (8) reduce aún más la pérdida de yoduro de metilo en la destilación extractiva con agua.
Ejemplo 6
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 30 [temperatura máxima de la columna de 21,2 °C, temperatura del fondo de la columna de 49,1 °C, la presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10 mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 21 °C) al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 1282 g/h, y se alimentó agua (temperatura: 20 °C) al 30° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 6,7 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 21,2 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 7 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 295 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 184 0 ppm, una concentración de MeI del 82,6 % en peso, una concentración de MeOH del 0,07 % en peso, una concentración de MA del 13,9 % en peso, una concentración de agua del 0,69 % en peso y una concentración de CA del 2,5 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 37.6 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 6,8 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica. Una primera parte de la fase acuosa que tiene una concentración de AD del 22,2 % en peso (temperatura: 6,8 °C) se retiró a una velocidad de 9,4 g/h del tanque 6c a través de una línea 69. Una segunda parte de la fase acuosa (una línea 69a) se retiró a un caudal de 9,3 g/h del tanque 6c y se mezcló (o fusionó) con la cantidad total (968 g/h) de la fase de MeI (una línea 68, temperatura: 7 °C) se retiró del tanque 6c, y la mezcla resultante se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna). La tasa retirada de la corriente de fondo (la línea 52, temperatura: 49,1 °C) de la segunda columna de destilación 5 fue de 1279 g/h.
De acuerdo con el proceso, retirando la fase acuosa (la línea 69) formada por la corriente de corte lateral de la segunda columna de destilación 5, AD y MeI se eliminaron del proceso a un caudal de 2,09 g/h y un caudal de 0,167 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 47.7 kcal/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. La fase acuosa en la línea 69 se alimentó a la cuarta columna de destilación 8 sin alimentarse a la tercera columna de destilación 7. Por lo tanto, la composición de la fase acuosa en la línea 69 es la misma que la composición de la línea de alimentación 74 conectada a la columna de destilación 8.
[Tabla 9]
Tabla 9
Composición en la línea N.° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 44 52 53/61 Purga C3 63 68 69/69a
DME 0,002 0,000 0,31 15,8 0,03 0,03 0,042
Composición en la línea N ° representada en la Fig. 3 (% en peso) Línea N.° 44 52 53/61 Purga C3 63 68 69/69a
AD 0,184 0,0036 44,1 BL 6,0 5,7 22,2
Mel BL BL BL 36,8 BL BL 1,8 MeOH 0,07 0,041 0,06 0 , 0 0,3 0,3 4,0
MA 13,9 13,9 0,50 7,0 1,7 1,8 0,7
H2O 0,69 0,69 0,10 0 , 0 1,4 0 , 1 BL
AC 2,5 2,5 0,00 0 , 0 0,00 0,00 0,00
Total 100 100 100 100 100 100 100
En la Tabla 9, DME indica dimetil éter, y MeOH indica metanol (lo mismo se aplica más adelante).
Ejemplo 7
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 15 [temperatura máxima de la columna de 21,0 °C, temperatura del fondo de la columna de 45,1 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 21 °C) al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 1295 g/h, y se alimentó agua (temperatura: 21 °C) al 15° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 4,2 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 21,0 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 5,8 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 298 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1710 ppm, una concentración de Mel del 83,1 % en peso, una concentración de MeOH del 0,08% en peso, una concentración de MA del 14,0 % en peso, una concentración de agua del 0,61 % en peso y una concentración de CA del 2,0 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 36,7 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 5,8 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica. Una primera parte de la fase acuosa que tiene una concentración de AD del 18,3% en peso (temperatura: 7 °C) se retiró a una velocidad de 10,1 g/h del tanque 6c a través de una línea 69. Una segunda parte de la fase acuosa (una línea 69a) se retiró a un caudal de 3,0 g/h del tanque 6c y se mezcló (o fusionó) con la cantidad total (971 g/h) de la fase de Mel (una línea 68, temperatura: 5,8 °C) se retiró del tanque 6c, y la mezcla resultante se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna). La tasa retirada de la corriente de fondo (la línea 52, temperatura: 45,1 °C) de la segunda columna de destilación 5 fue de 1289 g/h.
De acuerdo con el proceso, retirando la fase acuosa (la línea 69) formada por la corriente de corte lateral de la segunda columna de destilación 5, AD y Mel se eliminaron del proceso a un caudal de 1,85 g/h y un caudal de 0,17 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 42,7 kcal/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. La fase acuosa en la línea 69 se alimentó a la cuarta columna de destilación 8 sin alimentarse a la tercera columna de destilación 7. Así, la composición de la fase acuosa en la línea 69 es la misma que la composición de la línea de alimentación 74 conectada a la columna de destilación 8.
[Tabla 10]
Tabla 10
Composición en la línea N.° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 44 52 53/61 Purga C3 63 68 69/69a
DME 0,003 0,000 0,61 28,2 0,06 0,06 0,08
AD 0,171 0,011 45,8 BL 7,1 6,9 18,3
Mel BL BL BL 12,8 BL BL 1,7 MeOH 0,08 0,049 0,08 0 , 0 0 , 1 0 , 0 4,0
MA 14,0 14,0 0,5 2,6 3,7 3,7 1,6
H2O 0,61 0,36 0,2 0 , 0 1,2 0,2 BL
AC 2,0 2,0 0 , 0 0 , 0 0 , 0 0 , 0 0 , 0
Total 100 100 100 100 100 100 100 Ejemplo 8
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 10 [temperatura máxima de la columna de 21,1 °C, temperatura del fondo de la columna de 45,2 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentó un líquido de alimentación (una línea 44, temperatura: 21 °C) al 3er plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 1303 g/h, y se alimentó agua (temperatura: 21 °C) al 10° plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 6,3 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 21,1 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 5,8 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 300 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1790 ppm, una concentración de Mel del 83,2% en peso, una concentración de MeOH del 0,09% en peso, una concentración de MA del 13,9 % en peso, una concentración de agua del 0,66 % en peso y una concentración de CA del 1,95 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 36,7 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 5,8 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica. Una primera parte de la fase acuosa que tiene una concentración de AD del 21,0 % en peso (temperatura: 5,8 °C) se retiró a una velocidad de 8,8 g/h del tanque 6c a través de una línea 69. Una segunda parte de la fase acuosa (una línea 69a) se retiró a un caudal de 9,5 g/h del tanque 6c y se mezcló (o fusionó) con la cantidad total (971 g/h) de la fase de Mel (una línea 68, temperatura: 5,8 °C) se retiró del tanque 6c, y la mezcla resultante se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna). La tasa retirada de la corriente de fondo (la línea 52, temperatura: 45,2 °C) de la segunda columna de destilación 5 fue de 1300 g/h.
De acuerdo con el proceso, retirando la fase acuosa (la línea 69) formada por la corriente de corte lateral de la segunda columna de destilación 5, AD y Mel se eliminaron del proceso a un caudal de 1,84 g/h y un caudal de 0,145 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 44,1 kcal/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. La fase acuosa en la línea 69 se alimentó a la cuarta columna de destilación 8 sin alimentarse a la tercera columna de destilación 7. Así, la composición de la fase acuosa en la línea 69 es la misma que la composición de la línea de alimentación 74 conectada a la columna de destilación 8.
[Tabla 11]
Tabla 11
Composición en la línea N.° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 44 52 53/61 Purga C3 63 68 69/69a
DME 0,003 0,000 0,55 26,7 0,05 0,05 0,08
AD 0,179 0,019 44,7 BL 6,4 6,1 21,0
Mel BL BL BL 17,8 BL BL 1,7 MeOH 0,09 0,063 0,07 0 , 0 0 , 1 0 , 0 4,0
MA 13,9 13,9 0,5 2,2 3,8 3,9 1,6
H2O 0,66 0,66 0,2 0 , 0 1,5 0,2 BL
AC 1,95 2,0 0 , 0 0 , 0 0 , 0 0 , 0 0 , 0
Total 100 100 100 100 100 100 100
Ejemplo 9
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 13 [temperatura máxima de la columna de 21,4 °C, temperatura del fondo de la columna de 47,4 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentaron un líquido de alimentación rico en agua (una línea 43b, temperatura: 21 °C) y un líquido de alimentación rico en Mel (una línea 44, temperatura: 21 °C) a 360 g/h y 639 g/h, respectivamente, al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación, y se alimentó agua (temperatura: 21 °C) al 13er plato desde el fondo de la columna de destilación a una velocidad de 3,8 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 21,4 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 7 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 250 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación rico en agua tenía una concentración de AD de 3840 ppm, una concentración de Mel del 2,6 % en peso, una concentración de MeOH del 0,99% en peso, una concentración de MA del 8,3% en peso, una concentración de agua del 63,7 % en peso y una concentración de CA del 24,0 % en peso. El líquido de alimentación rico en Mel era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1860 ppm, una concentración de Mel del 82,0 % en peso, una concentración de MeOH del 0,084 % en peso, una concentración de MA del 13,6 % en peso, una concentración de agua del 0,85 % en peso y una concentración de CA del 3,3 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 37,2 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 7,1 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica. Una primera parte de la fase acuosa que tiene una concentración de AD del 23,7 % en peso (temperatura: 7,1 °C) se retiró a una velocidad de 8,7 g/h del tanque 6c a través de una línea 69. Una segunda parte de la fase acuosa (una línea 69a) se retiró a un caudal de 3,9 g/h del tanque 6c y se mezcló con la cantidad total (746 g/h) de la fase de Mel (una línea 68, temperatura: 7,1 °C) se retiró del tanque 6c, y la mezcla resultante se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna). La corriente de fondo (la línea 52, temperatura: 47,4 °C) de la segunda columna de destilación 5 se retiró a una velocidad de 994 g/h en total con la fase acuosa y la fase de Mel suministradas.
De acuerdo con el proceso, retirando la fase acuosa (la línea 69) formada por la corriente de corte lateral de la segunda columna de destilación 5, AD y Mel se eliminaron del proceso a un caudal de 2,06 g/h y un caudal de 0,156 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 43,5 kcal/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. La fase acuosa en la línea 69 se alimentó a la cuarta columna de destilación 8 sin alimentarse a la tercera columna de destilación 7. Por lo tanto, la composición de la fase acuosa en la línea 69 es la misma que la composición de la línea de alimentación 74 conectada a la columna de destilación 8.
[Tabla 12]
Tabla 12
Composición en la línea N.° representada en la Fig. 3 (% en peso)
Línea N.° 43b 44 52 53/61 Purga C3 63 68 69/69a
DME 0,0036 0,0046 0,000 0,72 21,7 0,09 0,086 0,10
AD 0,384 0,186 0,021 42,8 BL 6,5 6,2 23,7
Mel 2,6 BL BL BL 18,3 BL BL 1,8 MeOH 0,99 0,084 0,387 0 , 0 1,7 0,3 0,3 2,8
MA 8,3 13,6 11,7 0,5 8,3 3,8 3,8 1,4
H2O BL 0,85 23,4 0,3 0 , 0 1,3 0 , 1 BL
AC 24,0 3,30 10,8 0 , 0 0 , 0 0 , 0 0 , 0 0 , 0
Total 100 100 100 100 100 100 100 100
Ejemplo 10
Se proporcionó una segunda columna de destilación 5 que tiene el número real de etapas de 13 [temperatura máxima de la columna de 21,4 °C, temperatura del fondo de la columna de 47,9 °C, presión en la parte superior de la columna de presión atmosférica 10mmH2O (aproximadamente 100 Pa)]. Se alimentaron un líquido de alimentación rico en agua (una línea 43b, temperatura: 21 °C) y un líquido de alimentación rico en Mel (una línea 44, temperatura: 21 °C) a 932 g/h y 105 g/h, respectivamente, al 7° plato desde el fondo de la columna de destilación, y se alimentó agua (temperatura: 20 °C) al 13er plato desde el fondo de la columna de destilación a 6,5 g/h. Un producto de cabeza (temperatura: 21,4 °C) de una línea 53 se enfrió en el condensador C3 a 6,9 °C y se sometió a reflujo a una velocidad de reflujo de 259 g/h para destilación extractiva con agua en la columna. El líquido de alimentación rico en agua tenía una concentración de AD de 3840 ppm, una concentración de Mel del 2,4 % en peso, una concentración de MeOH del 0,99 % en peso, una concentración de MA del 8,3 % en peso, una concentración de agua del 63,2 % en peso y una concentración de CA del 24,5 % en peso. El líquido de alimentación rico en Mel era una solución de yoduro de metilo que tenía una concentración de AD de 1860 ppm, una concentración de Mel del 81,9 % en peso, una concentración de MeOH del 0,10 % en peso, una concentración de MA del 13,7 % en peso, una concentración de agua del 0,85 % en peso y una concentración de CA del 3,3 % en peso. Se instaló una bandeja de chimenea en lugar del tercer plato debajo de la parte superior de la columna, y se retiró la cantidad total del líquido que cae como una corriente de corte lateral 63 (temperatura: 37,1 °C). La corriente de corte lateral se enfrió en una unidad de enfriamiento C4 a 6,9 °C y luego se introdujo en un tanque de contención 6c para formar dos fases: una fase acuosa y una fase orgánica. Una primera parte de la fase acuosa que tiene una concentración de AD del 22,0 % en peso (temperatura: 6,9 °C) se retiró a 10,4 g/h del tanque 6c a través de una línea 69. Una segunda parte de la fase acuosa (una línea 69a) se retiró a un caudal de 6,2 g/h del tanque 6c y se mezcló (o fusionó) con la cantidad total (746 g/h) de la fase de Mel (una línea 68, temperatura: 6,9 °C) se retiró del tanque 6c, y la mezcla resultante se recicló al primer plato debajo de la bandeja de chimenea (el cuarto plato debajo de la parte superior de la columna). La corriente de fondo (la línea 52, temperatura: 47,9 °C) de la segunda columna de destilación 5 se retiró a una velocidad de 1033 g/h en total con la fase acuosa y la fase de Mel suministradas.
De acuerdo con el proceso, retirando la fase acuosa (la línea 69) formada por la corriente de corte lateral de la segunda columna de destilación 5, AD y MeI se eliminaron del proceso a un caudal de 2,28 g/h y un caudal de 0,183 g/h, respectivamente. La segunda columna de destilación 5 requería una cantidad de calor del calderín de 39,2 kcal/h.
La siguiente Tabla muestra los resultados del análisis de componentes en cada línea representada en la Fig. 3. La fase acuosa en la línea 69 se alimentó a la cuarta columna de destilación 8 sin alimentarse a la tercera columna de destilación 7. Por lo tanto, la composición de la fase acuosa en la línea 69 es la misma que la composición de la línea de alimentación 74 conectada a la columna de destilación 8.
[Tabla 13]
Tabla 13
Composición en la línea N ° representada en la Fig. 3 (% en peso) Línea N.° 43b 44 52 53/61 Purga C3 63 6869/69a
DME 0,004 0,004 0,000 0,65 22,1 0,14 0,14 0,10
AD 0,384 0,186 0,112 42,1 BL 6,6 6,2 22,0
MeI 2,6 BL 10,7 BL 13,6 BL BL 1,8 MeOH 0,99 0,103 0,872 0 , 0 1,2 0,3 0,3 3,1
MA 8,3 13,7 8,9 0,5 5,1 3,2 3,3 1,3
H2O BL 0,85 BL 0,3 0 , 0 1,7 0,2 BL
AC 24,54 3,31 22,5 0 , 0 0 , 0 0,0 0,0 0 , 0
Total 100 100 100 100 100 100 100 100
La Tabla 14 muestra los resultados obtenidos en los Ejemplos 1 a 10. La Tabla 14 también muestra el número de etapas de destilación, la eficiencia de separación de los CRP y el yoduro de metilo, y la eficiencia energética.
[Tabla 14]
Tabla 14
Número de Cantidad de Cantidad relación Coeficiente de utilización del etapas de eliminación perdida de
destilación de AD MeI MeI/AD calderín
2a columna de Energía requerida (etapas) para eliminar la (g/h) (g/h) destilación
(kcal/h) unidad AD (Kcal/g-AD) Ejemplo
Comparativo 1 100 2,25 0,27 0,122 100,2 44,5 Ejemplo 1 43 2,47 0,22 0,091 56,1 22,7 Ejemplo 2 43 2,44 0,18 0,076 89,7 36,8 Ejemplo 3 43 2,45 0,18 0,075 66,1 27 Ejemplo 4 43 2,42 0,16 0,066 86,4 35,7 Ejemplo 6 30 2,09 0,167 0,081 47,7 22,8 Ejemplo 7 15 1,85 0,17 0,092 42,7 23,1 Ejemplo 8 10 1,84 0,145 0,081 44,1 24,0 Ejemplo 9 13 2,06 0,156 0,076 43,5 21,1 Ejemplo 10 13 2,28 0,183 0,082 39,2 17,2
Ejemplo 11
La extracción con agua se realizó de la misma manera que en los ejemplos anteriores con diferentes números de etapas de la segunda columna de destilación 5 (10 etapas a 43 etapas), diferentes cantidades del líquido de alimentación rico en agua (la línea 43b) a la segunda columna de destilación 5 (de 0 a 1000 g/h), diferentes cantidades del líquido de alimentación rico en MeI (la línea 44) (de 0 a 1000 g/h), diferentes proporciones del líquido de alimentación rico en agua con respecto al líquido de alimentación rico en MeI (el primero/el segundo (relación en peso) = de 5/95 a 100/0), diferentes cantidades de agua de alimentación a la parte superior de la columna (de 0 a 8 g/h), y diferentes cantidades de reciclaje de la fase acuosa en la línea 69a (de 0 a 8 g/h). Se examinó la correlación entre la concentración de AD en el extracto acuoso (la línea 69) y la relación de yoduro de metilo/acetaldehído (relación MeI/AD). Los resultados se muestran en la Fig. 5. La curva en la Fig. 5 es una curva de aproximación polinómica preparada por un software "Excel".
La Tabla 14 y la Fig. 5 muestran el hecho de que la concentración de AD en el extracto acuoso tiene un valor óptimo y una concentración de AD demasiado baja o alta aumenta la descarga de MeI al exterior del sistema.
En el Ejemplo Comparativo 1, la cantidad de eliminación de AD y la cantidad perdida de MeI indican la cantidad de AD y la cantidad de MeI en el extracto acuoso 275 de la columna 207 de destilación extractiva con agua en la Fig. 4. En los ejemplos, la cantidad de eliminación de AD y la cantidad perdida de MeI indican la cantidad de AD y la cantidad de MeI en la fase acuosa 69 formada por la corriente de corte lateral de la segunda columna de destilación 5. En el Ejemplo Comparativo 1, la relación yoduro de metilo/acetaldehído (relación MeI/AD) se calculó a partir de la cantidad de Ad y la cantidad de MeI en el extracto acuoso 275. En los Ejemplos 1 a 10, la relación yoduro de metilo/acetaldehído (relación MeI/AD) se calculó a partir de la cantidad de AD y la cantidad de MeI en la fase acuosa 69.
[Consideración]
La comparación entre el Ejemplo Comparativo 1 y los Ejemplos 1 a 8, en cada caso donde se alimentó el líquido de alimentación rico en MeI (la línea 44), muestra que AD se condensa mediante la columna de destilación que tiene 100 etapas y se separa por extracción con agua en el Ejemplo Comparativo, mientras que AD puede separarse eficientemente con un pequeño número de etapas de acuerdo con las condiciones de destilación extractiva con agua de los Ejemplos. Entre estos Ejemplos, de acuerdo con el Ejemplo 8, AD es suficientemente separable en solo 10 etapas, y la cantidad de vapor (energía) requerida por unidad de eliminación de AD es de solo 24 kcal/g-AD frente a 44,5 kcal/g-AD para el Ejemplo Comparativo 1. Así, la cantidad de consumo de vapor es significativamente reducible.
Adicionalmente, de la comparación del Ejemplo Comparativo 1 con el Ejemplo 10, la cantidad de vapor (energía) requerida por unidad de eliminación de Ad es solo 17,2 kcal/g-AD para el Ejemplo 10, en el que se alimentó el líquido de alimentación rico en agua (la línea 43b), frente a 44,5 kcal/g-AD para el Ejemplo Comparativo 1. Por lo tanto, AD es extraíble con un 39 % de la energía requerida en la técnica convencional. Esta razón es probablemente que el líquido de alimentación rico en la fase acuosa, que tiene una mayor concentración de AD en comparación con el líquido de alimentación rico en yoduro de metilo, permite la eliminación eficiente de AD. Además, en comparación con el Ejemplo Comparativo 1, todos los ejemplos tienen una relación MeI/AD más baja y también reducen la descarga de MeI al exterior del sistema.
En un caso donde el líquido de alimentación rico en agua (la línea 43b) y el líquido de alimentación rico en MeI (la línea 44) se alimentan a la segunda columna de destilación 5, AD puede separarse de manera efectiva con una energía disminuida incluso por un pequeño número de etapas junto con el aumento de la relación del líquido de alimentación rico en agua (Ejemplo 9: la relación en peso del líquido de alimentación rico en agua (fase acuosa) con respecto al líquido de alimentación rico en MeI (fase de MeI) = 36/64; Ejemplo 10: la relación en peso de la fase acuosa con respecto a la fase de MeI = 90/10). La razón de la cual es probablemente la siguiente: la presencia de yoduro de metilo en toda el área desde el fondo hasta la parte superior de la columna de destilación 5 mejora la eficiencia de separación de AD, y la concentración de AD en el líquido de alimentación rico en agua es mayor que la del líquido de alimentación rico en MeI.
Aplicabilidad industrial
De acuerdo con la presente invención, los CRP que incluyen al menos acetaldehído pueden separarse y eliminarse eficientemente de una corriente de proceso, y puede proporcionarse un proceso significativamente útil para producir de manera estable ácido acético de alta calidad.
Lista de símbolos de referencia
1 ■■■ Reactor
2 ■■■ Evaporador instantáneo (evaporador)
3 ■■■ Columna divisora (primera columna de destilación)
4 ■■■ Decantador
5 ■■■ Segunda columna de destilación (columna para separar los CRP incluyendo al menos acetaldehído)
6a ■■■ Unidad de separación
6b ■■■ Tanque de contención y decantador
6c ■■■ Decantador
7 ■■■ Tercera columna de destilación
8 ■■■ Cuarta columna de destilación (columna de destilación extractiva)

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para separar o eliminar un compuesto reductor de permanganato (CRP) de una composición mixta, como un primer producto de cabeza de una primera etapa de destilación, que contiene al menos c Rp y yoduro de metilo,
comprendiendo el proceso destilar la composición mixta en una segunda etapa de destilación para formar una segunda corriente de cabeza, una corriente de corte lateral y una corriente inferior,
donde el CRP incluye al menos acetaldehído, y el proceso comprende además las etapas de:
añadir un extractor que extrae un CRP preferentemente a yoduro de metilo a una zona de concentración de un CRP y yoduro de metilo en una columna de destilación de la segunda etapa de destilación, y
retirar una mezcla de extracción que cae de la zona de concentración como la corriente de corte lateral.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde la composición mixta contiene yoduro de metilo en una concentración de no menos del 1,5 % en peso.
3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde la composición mixta puede separarse bifásicamente, y comprende al menos una parte de una fase orgánica, al menos una parte de una fase acuosa, o una composición mixta que contiene la fase orgánica y la fase acuosa.
4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral satisface las siguientes condiciones (i), (ii), y/o (iii):
(i) una concentración de CRP en la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral es mayor que una concentración de CRP en cada una de la composición mixta y la corriente inferior,
(ii) la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral tiene una concentración de CRP del 0,1 al 45 % en peso, (iii) una relación del CRP con respecto al yoduro de metilo en la mezcla de extracción o la corriente de corte lateral es mayor que una relación del CRP con respecto al yoduro de metilo en cada una de la composición mixta y la corriente inferior.
5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la composición mixta comprende, además de acetaldehído y yoduro de metilo, (a) acetato de metilo y/o (b) al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, metanol, agua, dimetil éter y un derivado de acetaldehído.
6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde una relación en peso de un caudal del extractor con respecto a un caudal de la composición mixta es de 0,0001/100 a 100/100 en el primero/el segundo en términos de materia líquida.
7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la columna de destilación de la segunda etapa de destilación está provista de un receptor, estando dispuesto el receptor en una posición más baja que un puerto de adición para el extractor, permitiendo que una fracción de vapor o evaporación de la composición mixta ascienda a la zona de concentración, y que sea capaz de recibir la mezcla de extracción que cae de la zona de concentración;
el extractor se añade a la zona de concentración formada por encima del receptor, el extractor es separable del yoduro de metilo para formar una fase de extracto; y
la mezcla de extracción se retira como la corriente de corte lateral desde un puerto de retirada que se comunica con el receptor.
8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la columna de destilación de la segunda etapa de destilación está provista de al menos una bandeja de chimenea;
el extractor se añade a la zona de concentración, siendo el extractor un extractor acuoso, la zona de concentración se forma encima de o sobre una bandeja de chimenea más alta y que contiene una fracción de vapor o evaporación de la composición mixta;
la mezcla de extracción que cae de la zona de concentración se recibe en una sección de bandeja o área de la bandeja de chimenea; y
la mezcla de extracción retenida en la bandeja se retira como la corriente de corte lateral.
9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde el extractor comprende al menos un disolvente acuoso seleccionado del grupo que consiste en (i) agua, (ii) una corriente de proceso acuosa producida en el proceso, y (iii) una mezcla acuosa producida por tratamiento de absorción de agua de una descarga gaseosa del proceso, y la mezcla de extracción puede separarse en una fase superior y una fase inferior.
10. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además reciclar una fase orgánica que contiene al menos yoduro de metilo a la segunda etapa de destilación mediante el siguiente método (a), (b), o (c):
(a) separar bifásicamente la mezcla de extracción retirada de la columna de destilación de la segunda etapa de destilación en una fase acuosa que contiene al menos acetaldehído y una fase orgánica que contiene al menos yoduro de metilo, separando la fase acuosa y reciclando la fase orgánica a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación,
(b) separar bifásicamente la mezcla de extracción retirada de la columna de destilación de la segunda etapa de destilación en una fase acuosa que contiene al menos acetaldehído y una fase orgánica que contiene al menos yoduro de metilo, y reciclar una parte de la fase acuosa y la fase orgánica a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación,
(c) separar bifásicamente al menos la mezcla de extracción, entre la mezcla de extracción y la segunda corriente de cabeza, en una fase acuosa y una fase orgánica que contiene al menos yoduro de metilo, someter al menos una parte de la fase acuosa a destilación y/o destilación extractiva con agua en una etapa de destilación posterior, y reciclar directa o indirectamente la fase orgánica a la columna de destilación de la segunda etapa de destilación desde una posición más baja que un puerto de retirada para retirar la corriente de corte lateral.
11. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además las etapas de:
separar bifásicamente al menos la mezcla de extracción, entre la mezcla de extracción y la segunda corriente de cabeza, para formar una fase acuosa y una fase orgánica,
destilar la fase acuosa en una etapa de destilación posterior para formar otra corriente de cabeza que contiene acetaldehído y yoduro de metilo, y una corriente líquida que contiene el extractor, y
utilizar la corriente líquida que contiene el extractor como un extractor para obtener la mezcla de extracción en la segunda etapa de destilación.
12. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además las etapas de:
separar bifásicamente al menos la mezcla de extracción, entre la mezcla de extracción y la segunda corriente de cabeza, en una fase acuosa y una fase orgánica,
destilar al menos una parte de la fase acuosa en una etapa de destilación posterior,
reciclar directa o indirectamente la fase orgánica a la segunda etapa de destilación desde una posición más baja que un puerto de retirada para la corriente de corte lateral, y
alimentar directa o indirectamente un disolvente miscible a la segunda etapa de destilación desde una posición más baja que el puerto de retirada para la corriente de corte lateral, siendo el disolvente miscible, miscible con la fase orgánica separada de la mezcla de extracción y que comprende al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en agua, ácido acético, yoduro de metilo y metanol.
13. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende adicionalmente: una etapa de reacción de carbonilación continua de metanol en presencia de un sistema catalítico que comprende un catalizador metálico, un haluro metálico y yoduro de metilo;
una etapa de evaporación instantánea de separar continuamente la mezcla de reacción en una fase volátil y una fase menos volátil, conteniendo la fase volátil producto de ácido acético y yoduro de metilo, y conteniendo la fase menos volátil el catalizador metálico y el haluro metálico;
una primera etapa de destilación de separar continuamente la fase volátil en un primer producto de cabeza que contiene yoduro de metilo y subproducto de acetaldehído, y una corriente que contiene ácido acético; y
una etapa de condensar una fase gaseosa para formar una fase orgánica y una fase acuosa, la fase gaseosa se produce a partir de al menos una etapa seleccionada del grupo que consiste en estas etapas y que contiene al menos acetaldehído y yoduro de metilo,
donde al menos una parte de la fase orgánica y/o al menos una parte de la fase acuosa se somete a una segunda etapa de destilación mencionada en la reivindicación 1, y el agua o al menos una parte de la fase acuosa se alimenta como extractor a una segunda etapa de destilación mencionada en la reivindicación 1.
14. Un proceso para producir ácido acético, que comprende las etapas de:
destilar una composición mixta que contiene al menos un compuesto reductor de permanganato (CRP), yoduro de metilo, acetato de metilo y ácido acético en una primera etapa de destilación para separar la composición mixta en una primera corriente de cabeza y una corriente de ácido acético, contiendo el primer producto de cabeza al menos un CRP y yoduro de metilo, y conteniendo la corriente de ácido acético producto de ácido acético, y
someter al menos una parte del primer producto de cabeza a una segunda etapa de destilación,
donde el CRP incluye al menos acetaldehído, y el proceso comprende además las etapas de:
añadir un extractor que extrae un CRP preferentemente a yoduro de metilo a una zona de concentración de un CRP y yoduro de metilo en una columna de destilación de la segunda etapa de destilación, y
retirar una mezcla de extracción que cae de la zona de concentración como la corriente de corte lateral.
15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende:
una etapa de reacción de carbonilación continua de metanol en presencia de un sistema catalítico que comprende un catalizador metálico, un haluro metálico y yoduro de metilo;
una etapa de evaporación instantánea de separar continuamente la mezcla de reacción en una fase volátil y una fase menos volátil, conteniendo la fase volátil producto de ácido acético y yoduro de metilo, y conteniendo la fase menos volátil el catalizador metálico y el haluro metálico;
una primera etapa de destilación de separar continuamente la fase volátil en un primer producto de cabeza que contiene yoduro de metilo y subproducto de acetaldehído, y una corriente que contiene ácido acético; y
una segunda etapa de destilación mencionada en la reivindicación 14 de destilar al menos una parte del primer producto de cabeza.
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