MXPA02010906A - Metodo y dispositivo para tratar una fraccion de c4. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un metodo para el tratamiento de una fraccion de C4, que consiste en los siguientes pasos: la destilacion extractiva (I), hidrogenacion selectiva sobre un catalizador heterogeneo (II), una corriente de 1,3-butadieno crudo proveniente de los pasos (I) y (II); y la destilacion de la corriente de 1,3-butadieno crudo para obtener 1,3-butadieno (III) puro. Los pasos I y II se llevan a cabo en una columna individual o en columnas termicamente acopladas, y el paso (III) se efectua en una segunda columna.

Description

MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA TRATAR UNA FRACCIÓN DE C4 La presente invención se refiere a un proceso para aislar 1, 3-butadieno mediante el tratamiento de una fracción de C4 y a un aparato para efectuar el proceso. La fracción de C4 obtenida en los fraccionadotes es una mezcla de hidrocarburos en la cual predominan los hidrocarburos de C4, en particular l-buteno, i-buteno y 1, 3-butadieno. Además de pequeñas cantidades de hidrocarburos de C3 y C5, la fracción de C4 por lo regular además contiene acetilenos de C3 y C4, por ejemplo 1-butino, butenino y propino, en particular 1-butino (etilacetileno) y butenino (vinilacetileno) .

El aislamiento de 1, 3-butadieno de estas mezclas representa un problema de destilación complicado por las pequeñas diferencias en las volatilidades relativas. Por tanto, la fraccionación se efectúa por destilación extractiva, es decir, destilación con adición de un extractante que tenga un punto de ebullición mayor que el de la mezcla que va a ser fraccionada y aumente las diferencias en las volatilidades relativas de los componentes que van a ser separados. Cuando se utilizan extractantes convenientes, la fracción de C4 antes mencionada puede fraccionarse por destilación extractiva para obtener una fracción de 1, 3-butadieno crudo que posteriormente se purifica más en columnas de destilación finales junto con una corriente que contenga hidrocarburos con una menor solubilidad que el 1,3-butadieno, en particular butanos y butenos, en una corriente que contenga hidrocarburos que sean más fácilmente solubles que 1, 3-butadieno, en particular butinos y posiblemente 1, 2-butadieno . Un proceso asi esta descrito, por ejemplo, en EP-B 0 284 971. No obstante, tiende la desventaja que los componentes que son más solubles en el extractante que el 1, 3-butadieno, en particular los buteninos y posiblemente 1, 2-butadieno, no se convierten en el producto deseado 1, 3-butadieno .

Otra desventaja es una pérdida de refinado, dado que la corriente rica en acetileno tiene que ser diluida con el refinado 1 por razones de seguridad.

La destilación extractiva para aislar 1, 3-butadieno puede ser simplificada antes de la hidrogenación selectiva de las impurezas acetilénicas, es decir, los butinos. Un proceso asi esta descrito en Proc. Ethylene Prod. Conf. 5 (1996), páginas 631 a 636. De acuerdo con esto, una alta conversión de vinilacetileno combinado con una reducida pérdida de butadieno se consigue a altas vidas operantes del catalizador cuando se utiliza un catalizador KLP, es decir, un catalizador que contiene partículas de cobre finamente divididas sobre un óxido de ?-aluminio de alta pureza que tenga una estructura de poros definida como soporte. La hidrogenación selectiva previa permite simplificar la destilación de butadieno extractiva en dos etapas a un proceso de una sola etapa y permite que los elementos del equipo necesario en la destilación final corriente abajo se reduzcan por una columna de separación. Sin embargo, el proceso tiene la desventaja que es necesaria una planta separada para la hidrogenación selectiva previa de las impurezas acetilénicas .

US 4,277,313 describe otro proceso para separar 1,3-butadieno, conforme al cual primeramente se realiza una hidrogenación selectiva y luego una destilación extractiva del 1, 3-butadieno . La hidrogenación selectiva puede realizarse en la fase liquida o en fase gaseosa, en presencia de catalizadores que contengan elementos del grupo VIII de la Tabla Periódica, por ejemplo un catalizador de óxido de paladio/aluminio. Los extractantes mencionados son dimetilformamida o dietilformamida, N-metilpirrolidona, furfural o acetonitrilo. El proceso tiene, como el proceso antes descrito, la desventaja que es necesaria una planta separada para la hidrogenación selectiva previa.

US 6,040,489 describe un proceso para separar 1,3-butadieno a partir de una fracción de C4 en la cual la fracción de C4 se hidrogena en una columna y se extrae selectivamente con un solvente, una corriente que contiene cuando menos butanos y butenos se toma de la columna, como una corriente superior y el solvente, cargado con butadienos, se toma en la parte inferior y luego se separa en una columna de destilación con solventes en una corriente superior que contiene butadieno y una corriente inferior que contiene solvente. En una columna de destilación de butadieno, la corriente superior que contiene butadienos se separa en una corriente superior que contiene 1, 3-butadieno y una corriente inferior que contiene 1, 2-butadieno .

Se conoce el uso de columnas con paredes divisorias, es decir, columnas de destilación que tienen paredes divisorias verticales que en regiones de la columna evitan el mezclado cruzado de las corrientes liquidas y de vapor, para la fraccionación de mezclas multicomponentes por destilación. La pared divisoria, que consiste en una chapa metálica plana, divide la columna en la dirección longitudinal en su región media en una sección de entrada y una sección de descarga.

Se consigue un resultado" similar utilizando columnas térmicamente acopladas, es decir, arreglos de cuando menos dos columnas en los cuales cada una de las columnas esta conectada a otra columna y cuando menos dos puntos de conexión físicamente separados.

EP-B 126 288 describe una columna con pared divisora en la cual se realizan reacciones químicas. Como resultado de la adición definida de catalizadores homogéneos. Las reacciones químicas pueden ser limitadas en una forma dirigida a regiones especificas de la columna con paredes divisoras.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para separar 1, 3-butadieno a partir de una fracción de C4, cuyo proceso no tiene las desventajas de la técnica anterior, en particular requiere de un gasto de operación menor en términos del aparato.

En el caso presente, el término 1, 3-butadieno crudo se refiere a una mezcla de hidrocarburos que contiene el producto elegido 1, 3-butadieno en una fracción de cuando menos 80% en peso, preferentemente 90% en peso, con particular preferencia 95% en peso, el resto constituye las impurezas.

Por el contrario, el término 1, 3-butadieno puro se refiere a una mezcla de hidrocarburos que contiene el producto elegido 1, 3-butad?eno en una fracción de cuando menos 99% en peso, preferentemente 99.5% en peso, con particular preferencia 99.7% en peso, el resto constituido de impurezas.

La obtención de este objetivo comienza a partir de un proceso para el tratamiento de una fracción de C4, que comprende los pasos de proceso: la destilación extractiva hidrogenación selectiva sobre un catalizador heterogéneo (II), obteniendo la corriente de 1,3- butadieno crudo después de los pasos del proceso (I) y (ID, y la destilación de la corriente de 1, 3-butadieno crudo para separar 1, 3-butadieno puro (III).

Hemos encontrado que el objetivo antes mencionado se consigue por los pasos de proceso I y II efectuados en una sola columna y el paso 'del proceso III se efectúa en una segunda columna.

Como una alternativa, es posible realizar los pasos del proceso I y II en columnas térmicamente acopladas y llevar a cabo el paso del proceso III en una segunda columna .

Los procesos conocidos no dan indicios de que el corte de C4 se pueda efectuar por destilación extractiva e hidrogenación selectiva en catalizadores heterogénos para obtener una corriente de 1, 3-butadieno crudo en una sola columna. La suposición, por el contrario, fue que un aparato adicional, en particular una columna de destilación, era necesaria para separar 1, 3-butadieno del solvente selectivo cargado con este, y que tal aparato, una columna e destilación en particular, tendría que ser operado en diferentes condiciones de proceso, en particular en diferentes condiciones de presión. La razón para esto radica en la fuerte tendencia a la polimerización de los compuestos diénicos y acetilénicos a temperatura elevada. Estos aumentos en temperatura ocurren en la región inferior de la columna y en el evaporador si se separan hidrocarburos de punto de ebullición bajo por destilación a partir de extractante de punto de ebullición alto en las condiciones de presión de la destilación extractiva, es decir, a una presión desde aproximadamente 4 a 6 bar absolutas.

La fracción de C4, como se sabe, la cual se utiliza en el caso presente como la mezcla inicial es una mezcla de hidrocarburos que contiene principalmente 4 átomos de carbono por molécula. Las fracciones se C4 se obtienen, por ejemplo, durante la producción de etileno y/o propileno por fraccionación térmica de una fracción de petróleo como puede ser el gas licuado de petróleo, nafta ligero o gasoil. Las fracciones de C4 también se obtienen durante la deshidrogenación catalítica de N-butano y/o n-buteno. Por lo regular, las fracciones de C4 incluyen butanos, butenos, 1, 3-butadieno, y también cantidades pequeñas de hidrocarburos de C3 y C5, y también butanos, en especial 1-butino (etilacetileno) y butenino (vinilacetileno) . El contenido de 1, 3-butadieno por lo regular es desde 10 hasta 80% en peso, preferentemente desde 20 hasta 70% en peso, en particular desde 30 hasta 60% en peso, mientras que la cantidad de vinil acetileno y etilacetileno por lo regular no excede 5% en peso.

Una fracción de C4 común tiene la siguiente composición en por ciento en peso: En la destilación extractiva recién definida, los solventes selectivos convenientes para el problema de separación presente, a saber, la separación de 1,3- butadieno de la fracción de C4, por lo regular son sustancias o mezclas que tienen un punto de ebullición superior al de la mezcla que va a ser fraccionada y tienen una mayor afinidad para los enlaces- dobles y enlaces triples conjugados en comparación con los enlaces dobles y enlaces sencillos simples, preferentemente solventes bipolares, particularmente de preferencia solventes apróticos bipolares. Se prefieren las sustancias que no sean corrosivas o solo ligeramente corrosivas para evitar el ataque al aparato.

Los solventes selectivos convenientes para el proceso de la presente invención son, por ejemplo, butirolactona, nitrilos como acetonitrilo, propionitrilo o metoxipropionitrilo, cetonas como acetona, furfural, amidas de ácidos alifáticos inferiores sustituidos con N-alquilo como dimetilformamida, dietilformamida, dimetilacetamida, dietilacetamida o N-formilmorfolina, amidas de ácidos cíclicos sustituidas con N-alquilo (lactamas) como N-alquilpirrolidonas, en particular N-metilpirrolidona . Por lo regular se hace uso de amidas de ácidos alifáticos inferiores sustituidas con N-alquilo o amidas de ácidos cíclicos sustituidas con N-alquilo. Los extractantes particularmente ventajosos son dimetilformamida y, en particular, N-metilpirrolidona.

No obstante, también es posible utilizar mezclas de estos solventes entre si, por ejemplo N-metilpirrolidona con acetonitrilo, o mezclas de estos solventes con cosolventes como agua y/o ter-butil éteres, por ejemplo metil terbutil éter, etil terbutil éter, propil terbutil éter, n-o isobutil ter-butil éter.

Un extractante particularmente útil es N-metilpirrolidona, preferentemente en solución acuosa, en particular con desde 8 hasta 10% en peso de agua, con particular preferencia con 8.3% en peso de agua.

Para la hidrogenación selectiva sobre catalizadores heterogéneos, a saber, el paso del proceso II, principalmente todos los procesos conocidos pueden utilizarse para el propósito de la presente invención. Es posible utilizar los catalizadores conocidos a base de paladio como esta descrito, por ejemplo, en EP-A-0 738 540, EP-A-0 772 776 o US 4,587,369 o catalizadores a base de cobre como los descritos por ejemplo en US 4,493,906 o US 4,704,492.

Los catalizadores para el hidrogenación selectiva pueden ser aplicados a los elementos internos de la destilación acostumbrados, es decir, en particular a las bandejas de columnas, cuerpos moldeados o empaques; pueden ser incrustados en sacos de malla de alambre ,y enrollados en rollos, como esta descrito en US 4,215,011. No obstante, se utilizan de una manera particularmente ventajosa como empaques para TLC (catalizadores de capa delgada) .

Las formas particularmente útiles de los catalizadores son los empaques de catalizadores TLC descritos en DE-A 196 24 130 y que se obtienen por deposición de vapor y/o sublimación catódica; el contenido de estas publicaciones se incorpora por completo en la presente como referencia en la descripción de la presente. Además de las mallas tejidas o películas descritas en DE-A 196 24 130 como material de soporte, también es posible utilizar una malla de tejido de punto como material de soporte para el empaque catalizador. Además, del depósito de vapor y/o sublimación catódica descritos en DE-A 196 24 130, las sustancias catalíticamente activas y/o sustancias activas como promotores también pueden aplicarse por impregnación.

La destilación de la corriente de 1, 3-butadieno crudo para el propósito de recuperar 1, 3-butadieno puro (paso de proceso III) toma lugar en una segunda columna de destilación, en una forma conocida, en particular en una columna con pared divisoria o en una columna o en dos columnas. La corriente de alimentación para el paso del proceso III preferentemente se retira de la primera columna en forma de una corriente lateral vaporosa y se suministra a la segunda columna de destilación.

En cuanto se refiere a las columnas que pueden utilizarse para efectuar los pasos de proceso I y II para obtener una corriente de 1, 3-butadieno crudo, en principio no hay restricciones.

La columna se alimenta en su región media con la fracción de C4, el solvente selectivo en su región superior y el hidrógeno por debajo del lado del suministro de la fracción de C4.

La columna se equipa con elementos internos activos para la separación, los cuales preferentemente son elementos de empaque aleatorios o empaques ordenados en la región por debajo del lado del suministro del solvente selectivo. Por encima del lado del suministro del solvente selectivo se prefiere ordenar una o más bandejas .

Preferentemente, la columna se opera a una presión en la parte superior de la columna en el intervalo desde 3 a 7 bar absolutas. En particular desde 4 a 6 bar absolutas; por este medio es posible realizar la condensación con agua como refrigerante en la parte superior de la columna, sin necesidad de refrigerantes más costosos .

En la parte inferior de la columna se establecen temperaturas en el intervalo desde aproximadamente 140 a 200°C, en particular desde 180 a 190°C, con frecuencia de alrededor de 185°C.

Cuando menos los elementos internos activos para la separación por debajo del lado de suministro de la fracción de C4, particularmente los elementos de empaque aleatorios o los empaques ordenados, se configuran como elementos internos reactivos, en otras palabras, los catalizadores para la hidrogenación selectiva se aplican a estos, como ya se describió. Se da preferencia al uso de empaques TLC.

En la parte superior de la columna se toma una corriente que contiene aquellos componentes de la fracción de C4 que son menos solubles que 1, 3-butadieno en el solvente selectivo, en particular butanos y butenos, mientras que de la parte inferior de la columna se toma el solvente selectivo, todavía contaminado con hidrocarburos, los cuales preferentemente se separan en un vaporizador y se suministran a la parte inferior de la columna otra vez para obtener un solvente purificado que preferentemente se recicla cuando menos parcialmente a la región superior de la columna.

En una variante de proceso preferida, se toma una corriente de la columna en la cual se realizan los pasos del proceso (I) y (II) de una zona que tiene una concentración relativamente alta de acetilenos y esta corriente se alimenta otra vez a la columna, preferentemente en la región más alta de la zona catalíticamente activa de la columna. Esto produce un aumento en el rendimiento de 1, 3-butadieno.

Se prefiere realizar el proceso en tal forma que cuando menos una medida se tome a la menor temperatura del liquido en la parte inferior de la columna. Conforme con esta variante del proceso, se reduce la temperatura a la cual se somete la mezcla de reacción.

La temperatura del liquido en la parte inferior de la columna se reduce preferentemente desde 10 a 80°C, en particular a un nivel en el intervalo desde 100 a 170°C, preferentemente desde 140 hasta 160°C.

Una medida preferida para reducir la temperatura del liquido en la parte superior de la columna es, conforme a la invención, suministrar una corriente de sustancias con punto de ebullición medio a la región inferior de la columna o al vaporizador inferior de la columna. El término "sustancias con punto de ebullición medio" se refiere en el caso presente a un hidrocarburo o una mezcla de hidrocarburos que se define por medio de su punto de ebullición: El punto de ebullición en el caso presente debe estar situado por encima del punto de ebullición del 1,3-butadieno y por debajo del punto de ebullición del solvente o la mezcla de solventes.

Las sustancias con punto de ebullición medio suministradas preferentemente consisten en una sustancia o una mezcla de sustancias que ya esta presente en el proceso .

Las sustancias con punto de ebullición medio particularmente convenientes consisten en una sustancia o una mezcla de sustancias que tienen en cada caso 5 átomos de carbono por molécula, preferentemente uno o más alcanos y/o uno o más alquenos.

Como sustancias de punto de ebullición medio se prefiere particularmente suministrar una o más de las sustancias 2-metil-2-buteno, 3-metil-l-buteno, n-pentano, isopentano, n-pent-1-eno y n-pent-2-eno.

La relación del flujo volúmico de la sustancias con punto de ebullición medio al flujo volúmico de la fracción de C4 suministrada preferentemente es desde 0.001/1 a 0.25/1, más preferentemente desde 0.002/1 a 0.15/1, con particular preferencia desde 0.004/1 a 0.008/1.

Como corriente de sustancias con punto de ebullición medio también es posible en particular suministrar una corriente inferior desde la columna de destilación para recuperar 1, 3-butadieno puro.

Una segunda medida que puede tomarse conforme a la invención para reducir la temperatura del liquido en la parte inferior de la columna, además o alternativamente al suministro antes descrito de una corriente con punto de ebullición medio, es aumentar la cantidad de los componentes con punto de ebullición relativamente bajo a partir del solvente selectivo, en particular su contenido de vapor de agua, en la región inferior de la columna suministrando una corriente del componente con punto de ebullición relativamente bajo del solvente selectivo, vapor en particular, a la región inferior de la columna y agotando la corriente del solvente selectivo tomado de la columna, antes de su recirculación parcial o completa a la columna, mediante la fracción suministrada del componente con punto de ebullición relativamente bajo, en particular vapor.

La relación del flujo volúmico relativo del componente con punto de ebullición relativamente bajo, en especial vapor, al flujo volúmico de la fracción de C4 suministrado a la columna preferentemente desde 0.2/1 a 1.6/1, preferentemente 1.2:1.

El componente con punto de ebullición relativamente bajo del solvente selectivo, en especial agua, se suministra adecuadamente a la columna en forma de vapor, preferentemente a una presión igual o ligeramente por encima de la presión de la parte inferior de la columna.

Un solvente selectivo que es particularmente conveniente del proceso presente es, como se menciona en lo anterior, N-metilpirrolidona, que se menciona como NMP, preferentemente en solución acuosa, en particular con desde 8 hasta 10% en peso de agua, con particular preferencia con 8.3% en peso de agua.

Antes de la recirculación de la corriente del solvente selectivo esta puede ser agotada por la fracción suministrada del componente con punto de ebullición relativamente bajo, en especial vapor. Esto conlleva poco o ningún cambio a la composición del solvente selectivo, lo cual es primordial para su selectividad.

Como una alternativa a las mediciones antes descritas, la temperatura en la parte inferior de la columna puede reducirse permitiendo un aumento en el contenido de 1, 3-butadieno en los líquidos residuales de la columna, en particular desde 0.5 a 5% en peso, con base en el peso total de los residuos líquidos, preferentemente desde 1 hasta 3% en peso, con particular preferencia 1.8% en peso, y agotando los residuos líquidos, después de que se ha tomado de la columna, de 1, 3-butadieno en una columna de destilación, utilizando como vapor de destilación preferentemente el producto superior vaporoso de la columna.

También es posible equipar la columna de destilación con un vaporizador de residuos adicional.

De otro modo es posible realizar el agotamiento de butadieno no en una columna de destilación separada sino en cambio en otra subsección arreglada en la región más inferior de la columna.

En una modalidad, los pasos del proceso I y II se efectúan en una columna con pared divisora.

Para este propósito se hace uso de un aparato que comprende: — una columna con pared divisora en la cual una pared divisora se arregla en la dirección longitudinal de la columna para formar una región de columna común superior, una región de columna común inferior, una sección de entrada y una sección de descarga, — con la introducción de la mezcla de alimentación en la región media de la sección de entrada, la introducción del extractante en la región superior de la sección de la entrada, '— con la introducción de hidrógeno en la región inferior de la columna común, la separación del hidrógeno sin reaccionar en una corriente de vapor de los componentes con punto de ebullición bajo condensables en un condensador a la parte superior de la columna con pared divisora y la recirculación por un compresor a la región de la columna común inferior, y — con descarga de liquido o vapor de la corriente de 1, 3-butadieno crudo a partir de la sección de descarga de la columna con pared divisora en un punto por debajo del punto de alimentación correspondiente en la sección de entrada, y — además el transporte de la corriente de 1,3- butadieno crudo a la destilación final (paso de proceso III ) .

. La mezcla inicial, a saber, la fracción de C4, se vaporiza por anticipado y se alimenta en forma de vapor a la región media de la sección de la entrada de la columna con pared divisora. Se introduce el extractante en la región superior de la sección de la entrada de la columna con pared divisora en un punto de alimentación seleccionado de modo que sea suficientemente lejos por debajo del extremo superior de la pared divisora para garantizar que ningún extractante llegue a la pared de la región de la columna común superior y a la región superior de la sección de descarga.

En el condensador ubicado en la parte superior de la columna, con pared divisora, los componentes con punto de ebullición bajo condensables, en particular butanos, butenos y tal vez hidrocarburos de C3 se condensan de la corriente de vapor y preferentemente regresan en parte como contracorriente a la parte superior de la columna con pared divisora y de otro modo se descargan como corriente de punto de ebullición bajo. El hidrógeno que no haya sido consumido durante la hidrogenación se comprime en un compresor y se alimenta en forma gaseosa de nuevo a la sección de la columna común inferior. El hidrógeno que ha sido consumido se sustituye por hidrógeno nuevo. No obstante, como una alternativa a o además de la recirculación del hidrógeno que no haya sido consumido en la región de la columna común inferior, el hidrógeno no utilizado puede ser recirculado por el vaporizador de la parte inferior de la columna. La alimentación del hidrógeno al vaporizador de residuos ofrece la ventaja de una reducción importante de la temperatura del producto residual y permite mejor separación de los hidrocarburos del producto residual sin que exceda la temperatura operante máxima permitida para el extractante.

La corriente de 1, 3-butadieno crudo se toma en forma de vapor o liquido de la región inferior de la sección de 1 descarga de la columna con pared divisora en un punto que se ubica por debajo del punto de alimentación correspondiente para la fracción de C4 en la sección de entrada. En este caso, el punto de descarga tiene que estar suficientemente alejado por encima del extremo inferior de la pared divisora para garantizar que ningún extractante pueda llegar de la región de la columna común inferior a la región de la sección de descarga por encima del punto de descarga para la corriente que contiene 1,3-butadieno .

Todas las regiones de la columna pueden estar provistas con los elementos internos para destilación acostumbrados. Además, cuando menos una región de la sección de descarga tiene que estar provista con elementos internos reactivos, es decir, con elementos internos que catalicen heterogéneamente la hidrogenación selectiva. Para este propósito, es posible, como ya se indicó utilizar los elementos internos de destilación acostumbrados a los cuales se hayan aplicado los catalizadores heterogéneos o preferentemente empaques TLC. Además de la sección antes definida de la sección de descarga, toda la subsección superior de la sección de descarga también puede estar provista con elementos internos reactivos.

En otra modalidad, la presente invención proporciona un aparato para realizar el proceso de la presente invención en el cual la columna con pared divisora se sustituye por columnas térmicamente acopladas, de preferencia cada una con sus propios vaporizador y/o condensador de residuos.

Estos montajes son equivalentes en términos de consumo de energía a una columna con pared divisora. Estas variantes del aparato hacen posible la operación de dos columnas a diferentes presiones. Ya que la presión parcial del hidrógeno para la hidrogenación selectiva es desde aproximadamente 1 a 10 bar, las partes de la planta en las cuales esta presente hidrógeno tienen que ser diseñadas para una presión elevada correspondiente. El uso de columnas térmicamente acopladas de las cuales solo una tiene que estar diseñada para la presión operante elevada permite reducir los costos de capital. Las variantes del aparato utilizando columnas térmicamente acopladas también ofrecen las ventajas cuando se utilizan catalizadores que tengan una vida operante corta. La ubicación del catalizador en una columna lateral hace posible proporcionar dos de estas columnas conectadas en paralelo de modo que se puedan evitar por completo o cuando menos reducir substancialmente los tiempos muertos para la regeneración del catalizador, el lavado del catalizador o la sustitución del catalizador.

Se prefieren columnas con paredes divisoras en plantas nuevas por razones de costos, pero son útiles las columnas térmicamente acopladas, en particular, para la modificación de las columnas de destilación existentes.

La invención se ilustra más adelante con la ayuda de un dibujo y ejemplos. En el dibujo: La Figura 1 muestra el esquema de un primer aparato de acuerdo con la presente invención que consiste en una columna con pared divisora, La figura 2a a 2d muestra el esquema de columnas térmicamente acoplas con vaporizador y condensador de residuos común, y la Figura 3a a 3d muestra el esquema de columnas térmicamente acopladas cada una con su propio vaporizador y condensador de residuos, la Figura 4 muestra el esquema de una variante del proceso con el suministro de una corriente con sustancias de punto de ebullición medio, y la Figura 5 muestra el esquema de una variante del proceso con el suministro de vapor, y las Figuras 6 y 7 muestran el esquema de dos variantes de proceso diferentes en las cuales se establece un contenido de 1, 3-butadieno relativamente alto en la parte inferior de la columna.

En las figuras, se utilizan los mismos números de referencia para las mismas corrientes o correspondientes.

La variante que se muestra como un esquema en la Figura 1 tiene una columna con pared divisora TK con una pared divisora T que esta arreglada en la dirección longitudinal de la columna y divide la columna con pared divisora TK en una región de columna común superior 1, una región de columna común inferior 6, una sección de entrada 2a, 2b, 4 y una sección de descarga 3a, 3b, 5a, 5b. La fracción de C4 se introduce por el punto de alimentación F entre las,, subsecciones 2b y 4 de la sección de entrada, el extractante E se introduce entre las subsecciones 2a y 2b de la sección de entrada y se introduce hidrógeno H en la región de la columna común inferior 6. En el condensador K, las sustancias con punto de ebullición bajo, condensables, se separan de la corriente de vapor, regresan parcialmente como contracorriente a la parte superior de la columna y de otro modo se descargan como corriente con sustancia de punto de ebullición bajo A. El hidrógeno gaseoso se comprime en el compresor V y se alimenta de nuevo a la región de la columna común inferior 6 de la columna con pared divisora TK. La columna tiene un vaporizador de residuos S por el cual parte del producto residual es regresado a la región de la columna común inferior 6, y parte del producto residual, sin recirculación por el vaporizador de residuos, se descarga de la columna con pared divisora como una corriente con punto de ebullición alto C.

La sección de la entrada de la columna con pared divisora TK se forma por las subsecciones 2a, 2b y 4, la subsección 2a estando ubicada por encima del punto de alimentación para el extractante E, la subsección 2b ubicada entre los puntos de alimentación para el extractante E y la fracción de C4 F, y la subsección 4 esta ubicada por debajo del punto de alimentación para la fracción de C4 F. La sección de descarga de la columna con pared divisora se forma por laS subsecciones 3a, 3b, 5a y 5b. La subsección 5b tiene dimensiones tales que el extractante de la región de la columna común inferior 6 no pueda llegar a la subsección 5a de la sección de descarga que esta equipada con internos reactivos. La corriente B que contiene 1, 3-butadieno se toma de la sección de descarga de la columna con pared divisora TK entre las subsecciones 3b y 5a.

Las Figuras 2a a 2d muestran como un esquema diferentes modalidades y variantes del aparato que comprenden columnas de destilación térmicamente acopladas cada una con vaporizador y condensador de residuos común. En este caso, las regiones de las columnas 1, 2a, 2b, 3a, 3b, 4, 5a, 5b y 6 de la columna con pared divisora TK de la Figura 1 se dividen en forma diferente entre dos columnas individuales.

Las Figuras 3a a 3d muestran otras modalidades de las columnas térmicamente acopladas en las cuales cada columna tiene su propio vaporizador de residuos y su propio condensador. La contracorriente para cada columna individual se genera por condensación en su propio condensador. Para reducir el consumo de energía, preferentemente los condensadores se diseñan como condensadores parciales.

La Figura 4 es un esquema que muestra una planta para llevar a cabo la modalidad sin una pared divisora, en la cual se suministra una corriente con punto de ebullición medio: Una sola columna 10 se suministra en su región superior con un solvente selectivo E, con la fracción de C4 F en su región media y con una corriente de hidrógeno H por debajo del lado del suministro de la corriente F. Una corriente B de 1, 3-butadieno crudo se descarga como una corriente lateral. La columna esta equipada con bandejas en la región por encima del lado de suministro de la corriente E y por debajo de este punto esta equipada con elementos de empaque aleatorios o empaques ordenados, algunos de los cuales pueden ser catalíticamente activos. La corriente de vapor se condensa y se descarga como una corriente con punto i de ebullición bajo A, que contiene principalmente butanos y butenos. De la parte inferior de la columna, el solvente se descarga al vaporizador 'de residuos S, donde se purifica parcialmente y luego se recircula a la corriente E. Una corriente con punto de ebullición medio C5 se suministra al vaporizador de residuos S.

La Figura 5 muestra el esquema de una planta para efectuar la variante del proceso preferida donde se suministra una corriente de agua, preferentemente en forma de vapor (H20-vap) en su región inferior. Esta cantidad de agua pasa de nuevo a la columna en un circuito por condensación de la corriente de 1,3-butadieno crudo y la separación de la fase acuosa en un separador de fases, preferentemente evaporándola.

En una alternativa que se ilustra en la Figura 6, la cual se refiere a un proceso donde un contenido de 1,3-butadieno incrementado se deja en los residuos líquidos, los residuos líquidos se someten a una destilación extractiva en una columna de destilación dividida KS . Para este propósito es posible, como se ilustra como un ejemplo, utilizar la corriente de vapor de la columna 10.

La Figura 7 muestra el esquema de otra planta para efectuar una variante de proceso con una concentración incrementada de 1, 3-butadieno. En esta variante, la columna de destilación KS se coloca contra la columna 10, como una sección de la parte más inferior adicional Z, y se separa de la columna 10 en una forma hermética a los gases y hermética a los líquidos.

E emplos : Una columna con un total de 70 placas teóricas, con una presión superior de la columna de 4.5 bar, fue alimentada en la bandeja No. 45, contando desde la parte inferior, con un flujo volúmico de 1.5 kg/h de una fracción de C4 cuya composición fue como se indicó al principio. En la bandeja 65 se alimentó como solvente selectivo una solución acuosa que contenia NMP, con una concentración de 8.3% en peso. Una corriente de hidrógeno de 15 g/h fue alimentada en la bandeja 11. Una corriente de 1, 3-butadieno crudo se descargó de la bandeja 10. En la parte inferior de la columna se estableció una temperatura de 186°C.

En las condiciones experimentales antes indicadas, los flujos volúmicos del componente con punto de ebullición medio 2-metilbuteno suministrado a la parte inferior de la columna en cada caso fueron como se establece en lo siguiente.

La reducción y la temperatura de los residuos líquidos lograda en cada caso pueden observarse de la tabla siguiente: Ejemplo 7: En las mismas condiciones experimentales descritas inicialmente, una corriente de vapor de 300 kg/h fue alimentada a la región inferior de la columna en lugar de una corriente de C5. Esto dio origen a una reducción en la temperatura de los residuos líquidos de 186 a 180°C.

Ejemplo 8: Se repitió el procedimiento del Ejemplo 7 pero con un mayor volumen de vapor, alimentando 2010 g/h. Esto redujo la temperatura en los residuos líquidos a 165°C.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES Un proceso para el tratamiento de una fracción de C4, consiste en los pasos de proceso: — destilación extractiva (I), — hidrogenación selectiva sobre un catalizador heterogéneo (II), obteniendo una corriente de 1, 3-butadieno crudo después de los pasos del procesos I y II, — destilación de la corriente de 1, 3-butadieno crudo para aislar 1, 3-butadieno puro (III), caracterizado porque los pasos del proceso I y II se-realizan en una sola columna y el paso del proceso III se realiza en una segunda columna. Un proceso para el tratamiento de una fracción de C4 que consiste en los pasos del proceso: / — destilación extractiva (I), hidrogenación selectiva sobre un catalizador heterogéneo (II), obteniendo una corriente de 1, 3-butadieno crudo después de los pasos del proceso I y II, — destilación de la corriente de 1, 3-butadieno crudo para aislar 1, 3-butadieno puro (III), caracterizado porque los pasos del proceso I y II se efectúan en " columnas térmicamente acopladas y el paso del proceso III se efectúa en otra columna. El proceso como se reclama en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el extractante que se utiliza para el paso del proceso I es N- etilpirrolidona, preferentemente en solución acuosa, en particular con desde 8 hasta 10% en peso de agua, con particular preferencia con 8.3% en peso de agua. El proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que el catalizador heterogéneo que se utiliza para la hidrogenación selectiva (paso del proceso II) es un empaque TLC. El proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque de la columna se descarga una corriente, en el cual los pasos del proceso I y II se efectúan desde una zona que tiene una concentración relativamente alta de acetilenos y esta corriente se alimenta otra vez a la columna, preferentemente en la región más alta de su zona catalíticamente activa. El proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se toma cuando menos una medida para reducir la temperatura del liquido en la parte inferior de la columna . El proceso como se reclama en la reivindicación 6, caracterizado porque la temperatura del liquido en la parte inferior de la columna se reduce de 10 a 80°C, en particular a un nivel en el intervalo desde 100 a 170°C, preferentemente desde 140 hasta 160°C. 8. El proceso como se reclama en la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque una corriente con punto de ebullición medio se suministra a la región inferior de la columna o al vaporizador de residuos de la 5 columna. 9. El proceso como se reclama en la reivindicación 8, caracterizado porque como sustancias con punto de ebullición medio se suministra una sustancia o 10 mezcla de sustancias que ya esta presente en el proceso . • 10. El proceso como se reclama en la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque como sustancias con punto de 15 ebullición medio se suministra una sustancia o una mezcla de sustancias que tenga en cada caso 5 átomos de carbono por molécula, preferentemente uno o más alcanos y/o más alquenos [sic] . • 20 11. El proceso como se reclama en la reivindicación 10, caracterizado en que como sustancias con punto de ebullición medio se suministra una o más de las siguientes sustancias: 2-metil-2-buteno, 3-metil-l- buteno, n-pentano, isopentano, n-pent-1-eno y n- 25 pent-2-eno. El proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado en que la relación del flujo volúmico de las sustancias con punto de ebullición medio al flujo volúmico de la fracción de C4 alimentados es desde 0.001/1 hasta 0.25/1, preferentemente desde 0.002/1 hasta 0.15/1, ' con particular preferencia desde 0.004/1 hasta 0.008/1. El proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque la cantidad de los componentes con puntó de ebullición relativamente bajo del solvente selectivo, en particular su contenido de vapor, se aumenta en la región inferior de la columna suministrando una corriente del componente con punto de ebullición relativamente bajo del solvente selectivo, en especial vapor, a la región inferior de la columna y agotando la corriente del solvente selectivo descargada de la columna, antes de su recirculación parcial o completa a la columna, por la fracción suministrada del componente con punto de ebullición t. relativamente bajo, en especial vapor. El proceso como se reclama en la reivindicación 13, caracterizado porque la relación del flujo volúmico relativo del componente con punto de ebullición relativamente bajo, en especial vapor, al flujo volúmico de la fracción C4 suministrada a la columna es desde 0.2/1 hasta 1.6/1, de preferencia 1.2:1. El proceso como se reclama en la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el componente con punto de ebullición relativamente bajo del solvente selectivo, en especial agua, se alimenta a la columna en forma de vapor, a una presión igual o ligeramente por encima de la presión en la parte inferior de la columna. El proceso como se reclama en la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque en los residuos líquidos de la columna se permite un incremento en el contenido de 1, 3-butad?eno, en particular desde 0.5 hasta 5% en peso, con base en el peso total de los residuos líquidos, preferentemente desde 1 hasta 3% en peso, con particular preferencia 1.8% en peso, y los residuos líquidos se agotan, después de que han sido descargados de la columna, del 1, 3-butadieno en una columna de destilación, utilizando como vapor de destilación preferentemente el producto vaporoso superior de la columna. El proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1, 3, 4 y 5, caracterizado porque los pasos del proceso I y II se realizan en una columna con pared divisora. Un aparato para llevar a cabo un proceso como se reclama en la reivindicación 17, el cual comprende: — una columna con pared divi"sora (TK) en la cual la pared divisora (T) se arregla en la dirección longitudinal de la columna para formar una región de columna común superior (I), una región de columna común inferior (6), una sección de entrada (2a, 2b, 4) y una sección de descarga (3a, 3b, 5a, 5b), — con la introducción de la fracción de c4 (F) en la región media de la sección dé entrada (2a, 2b, 4), entre las subsecciones (2b y 4) de esta última, la introducción del extractante (E) en la región superior de la sección de entrada (2a, 2b, 4) entre las subsecciones (2a y 2b), — con la introducción de hidrógeno (H) por debajo de la subsección (5a), la separación de hidrógeno sin reaccionar en la corriente de vapor columna con pared divisora (TK) de las sustancias con punto de ebullición bajo, condensables, en un condensador (K) y la recirculación a través de un compresor (V) a la región de la columna común inferior (6), y — con la descarga de la corriente que contiene 1, 3-butadieno (B) de la sección de descarga (3a, 3b, 5a, 5b) de la columna con pared divisora (TK) en un punto entre las subsecciones (3b) y (5a). — además el transporte de la corriente (B) a la destilación final (paso del proceso (III). El aparato como se reclama en la reivindicación 18, caracterizado porque las sustancias con punto de ebullición bajo condensadas de la corriente de vapor en el condensador (K) se regresan parcialmente como contracorriente a la parte superior de la columna con pared divisora (TK) y de otro modo se descargan como corriente con punto de ebullición bajo (A). El aparato como se reclama en la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque la columna con pared divisora (TK) tiene elementos internos reactivos en la subsección (5a) de la sección de descarga (3a, 3b, 5a, 5b) . El aparato como se reclama en la reivindicación 20, caracterizado en que los elementos internos reactivos están presentes además de las subsecciones superiores (3a, 3b) de la sección de descarga (3a, 3b, 5a, 5b) , preferentemente en la subsección (3b) , con particular preferencia en las subsecciones (3a y 3b) . 43 oz/ /o *0* RESUMEN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método para el tratamiento de una fracción de C4, que consiste en los siguientes pasos: la destilación extractiva (I), hidrogenación selectiva sobre un catalizador heterogéneo (II), una corriente de 1, 3-butadieno crudo proveniente de los pasos (I) y (II); y la destilación de la corriente de 1, 3-butadieno crudo para obtener 1, 3-butadieno (III) puro. Los pasos I y II se llevan a cabo en una columna individual o en columnas térmicamente acopladas, y el paso (III) se efectúa en una segunda columna. \