MXPA98002693A - Proceso integrado para la produccion de acetato de vinilo y/o acido acetico - Google Patents

Abstract

Un proceso integrado para la producción deácido acético y/o de vinilo que comprende las etapas de:(a) poner en contacto, en una primera zona de reacción, un material de alimentación gaseoso que comprende etileno y/o etano, y opcionalmente vapor de agua, con un gas que contiene oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la oxidación de etileno aácido acético y/o de etano aácido acético y etileno, para producir una primera corriente producto que comprendeácido acético, agua y etileno (bien como etileno sin reaccionar y/o bien como etileno co-producido), y opcionalmente también etano, monóxido de carbono dióxido de carbono y/o nitrógeno;(b) poner en contacto, en una segunda zona de reacción, en presencia o ausencia de etileno y/oácido acético adicionales, al menos una porción de la primera corriente de producto gaseoso que comprende al menosácido acético y etileno y opcionalmente también uno o más de agua, etano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/o nitrógeno, con un gas que contiene oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la producción de acetato de vinilo, para producir una segunda corriente producto que comprende acetato de vinilo, agua,ácido acético y opcionalmente etileno;(c) separar la corriente producto de la etapa (b) por destilación en una fracción azeótropa de cabeza que comprende acetato de vinilo y agua y una fracción de cola que comprendeácido acético;(d) o bien (i) recuperarácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c)y opcionalmente reciclar la fracción azeótropa separada en la etapa (c), después de separar parcial o completamente el agua de la misma, a la etapa (c), o bien (ii) recuperar acetato de vinilo de la fracción azeotrópa separada en la etapa (c) y opcionalmente reciclar la fracción de cola separada en la etapa (c) a la etapa (b), o bien (iii) recuperarácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y recuperar acetato de vinilo a partir de la fracción azeótropa de cabeza recuperada en la etapa (c).

Description

PROCESO INTEGRADO PARA LA PRODUCCIÓN DE ACETATO DE VINILO Y/O ACIDO ACÉTICO Campo de la Invención La presente invención se relaciona en general con un proceso integrado para la producción de ácido acético y/o acetato de vinilo y, en particular, con un proceso integrado para la producción de ácido acético o acetato de vinilo o bien para la producción de ácido acético y acetato de vinilo en cualesquiera proporciones predeterminadas y variables, a partir de un material de alimentación gaseoso que comprende etileno y/o etano. Estado de la Técnica El ácido acético, útil como material de alimentación para la producción de acetato de vinilo, se puede preparar por diversos métodos como los puestos en práctica habitualmente en la industria, por ejemplo, mediante la carbonilación en fase líquida de metanol y/o un derivado reactivo del mismo, en presencia de un catalizador de metal noble del Grupo VIII, un yoduro de alquilo promotor y una concentración finita de agua; sin embargo, este proceso no se presta fácilmente por sí mismo a su integración puesto que, como se sabe, pequeñas cantidades de yoduro en el ácido representan venenos para los catalizadores a base de paladio para la producción de acetato de vinilo. Alternativamente, el ácido acético se puede obtener mediante oxidación catalítica de etileno y/o etano. Sin embargo, este proceso aunque atractivo desde el punto de vista de su integración, tiene el inconveniente de producir grandes cantidades de agua como subproducto del proceso. Además, en un método de operación preferido se añade agua (vapor de agua) al material de alimentación para mejorar la selectividad. Dicho agua, así como el agua generada, ha de ser eliminada, lo cual hace necesario utilizar una operación costosa de separación del producto. El acetato de vinilo se prepara en general comercialmente poniendo en contacto ácido acético y etileno con oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la producción de acetato de vinilo. Adecuadamente, el catalizador puede comprender paladio, un acetato de metal alcalino promotor y un co-promotor opcional (por ejemplo, oro o cadmio) sobre un soporte catalítico. El ácido acético producido por carbonilación requiere generalmente una purificación extensiva para separar inter alia los yoduros derivados del sistema catalítico generalmente usado dado que los yoduros son reconocidos como venenos potenciales del catalizador usado en la producción de acetato de vinilo. La alimentación de etileno requiere generalmente ser purificada para eliminar hidrocarburos inertes, tal como etano, presentes en productos del craqueador. Alternativamente, el proceso para la producción de acetato de vinilo requiere realizar una purga costosa para eliminar los hidrocarburos acumulados. Por el estado de la técnica se conocen ya combinaciones de procesos para la producción de acetato de vinilo. Así, la GB-A-1.139.210 describe un proceso en fase vapor para la producción de esteres orgánicos insaturados a partir de una mezcla de alimentación consistente en un alqueno y un gas conteniendo oxígeno que no requiere la presencia de un ácido carboxílico orgánico en la mezcla de reacción inicial y, más específicamente, para la preparación de acetato de vinilo a partir de etileno y oxígeno en ausencia de ácido acético en la mezcla de alimentación inicial. El proceso comprende poner en contacto una alimentación gaseosa que comprende un alqueno y un gas conteniendo oxígeno con un catalizador que comprende un metal o un compuesto de un metal del grupo del paladio o del platino soportado sobre alúmina, para obtener una mezcla producto de reacción que contiene el éster orgánico insaturado, utilizándose los catalizadores preferentemente en secuencia. La descripción no menciona el uso de materiales de alimentación hidrocarbonados mixtos, la producción de agua y su eliminación, la recuperación de ácido acético ni en realidad cualquier detalle de los diversos dispositivos de la planta utilizada ni tampoco su inter-relación. En Research Disclosure, Junio 1992, página 446, se describe un proceso para la producción de un producto que contiene ácido acético a partir de etano y/o etileno, que co prende : (i) reaccionar etano y/o etileno con oxígeno en una etapa de oxidación para producir una mezcla producto de reacción conteniendo ácido acético y que, además del ácido acético, contiene etano sin reaccionar y etileno y/o etileno sin reaccionar y monóxido de carbono, opcionalmente junto con dióxido de carbono y agua; ( ii ) someter la mezcla producto de reacción, con o sin separación del ácido acético, a una oxidación en donde el monóxido de carbono se oxida selectivamente a dióxido de carbono en presencia de etano sin reaccionar y etileno y/o etileno sin reaccionar; (iii) separar el dióxido de carbono de la mezcla; y (iv) reciclar el etano sin reaccionar, opcionalmente junto con el etileno, y/o el etileno sin reaccionar a la etapa de oxidación de etano y/o etileno. En una modalidad de dicha descripción, el producto de reacción de la etapa ( ii ) que comprende ácido acético, etano sin reaccionar (si está presente) y etileno, se pasa con o sin separación de dióxido de carbono y agua a un reactor que tiene un catalizador adecuado para la producción de acetato de vinilo o, con la adición de oxígeno, para la producción de acetato de vinilo. En esta descripción no se menciona nada respecto a la recuperación de tanto ácido acético como acetato de vinilo, ni tampoco se describe el papel que juega el agua. La GB-A-1209727 describe un proceso para la preparación de acetato de vinilo por oxidación catalítica de etileno en presencia de ácido acético, cuyo proceso evita la acumulación de impurezas en los gases reciclados y, al mismo tiempo, suministra el ácido acético necesario para la preparación del acetato de vinilo, estando caracterizado el proceso esencialmente por las etapas de extraer una fracción conveniente de los gases reciclados del reactor en donde se forma el acetato de vinilo, oxidar catalíticamente el etileno contenido en dicha fracción a ácido acético con la ayuda de oxígeno gaseoso y suministrar el ácido acético formado al reactor en donde se forma el acetato de vinilo, siendo tales las condiciones que el contenido en subproductos en los gases reciclados se mantiene por debajo del 20% en volumen y la cantidad de ácido acético formado es suficiente para reemplazar al ácido acético consumido en la preparación de acetato de vinilo. En esta descripción no se menciona nada respecto al uso de materiales de alimentación hidrocarbonados mixtos ni sobre la recuperación tanto de ácido acético como de acetato de vinilo como productos ni tampoco en relación al agua co-producida y el papel que juega en el proceso. Existe pues la necesidad de disponer de un proceso integrado capaz de producir al menos uno de los productos: ácido acético y acetato de vinilo.

Sumario de la Invención Por tanto, la presente invención proporciona un proceso integrado para la producción de ácido acético y/o acetato de vinilo que comprende las etapas de: (a) poner en contacto, en una primera zona de reacción, un material de alimentación gaseoso que comprende etileno y/o etano, y opcionalmente vapor de agua, con un gas que contiene oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la oxidación de etileno a ácido acético y/o de etano a ácido acético y etileno, para producir una primera corriente producto que comprende ácido acético, agua y etileno (bien como etileno sin reaccionar y/o bien como etileno co-produ-cido ) , y opcionalmente etano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/o nitrógeno; (b) poner en contacto, en una segunda zona de reacción, en presencia o ausencia de etileno y/o ácido acético adicionales, al menos una porción de la primera corriente de producto gaseoso que comprende al menos ácido acético y etileno y opcionalmente también uno o más de agua, etano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/o nitrógeno, con un gas que contiene oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la producción de acetato de vinilo, para producir una segunda corriente producto que comprende acetato de vinilo, agua, ácido acético y opcionalmente etileno; (c) separar la corriente producto de la etapa (b) por destilación en una fracción azeótropa de cabeza que comprende acetato de vinilo y agua y una fracción de cola que comprende ácido acético; (d) o bien (i) recuperar ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y opcionalmente reciclar la fracción azeótropa separada en la etapa (c), después de separar parcial o completamente el agua de la misma, a la etapa ( c ) , o bien (ii) recuperar acetato de vinilo de la fracción azeótropa separada en la etapa (c) y opcionalmente reciclar la fracción de cola separada en la etapa (c) a la etapa ( b ) , o bien (iii) recuperar ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y recuperar acetato de vinilo a partir de la fracción azeótropa de cabeza recuperada en la etapa ( c ) . Descripción Detallada de la Invención El proceso de la combinación de etapas (a) a (c) y (d) (i) puede ser considerado como un proceso para la producción de ácido acético por oxidación de un material de alimentación de etileno y/o etano en donde el agua co-producida o añadida se separa convenientemente por destilación como un azeótropo de acetato de vinilo/agua que separa por entero la producción de ácido acético: ( i ) en tanto en cuanto que se emplea una mezcla de etileno y etano como material de alimentación, ello facilita el uso de gases procedentes del craqueador o de una corriente de etileno/etano parcialmente purificada que de otro modo deberían ser calentados o requerir una purificación adicional. La purga de hidrocarburos inertes, por ejemplo etano, o bien se suprime o bien se reduce debido a que pueden ser oxidados en el proceso integrado; (ii) el agua co-producida con ácido acético en la reacción de oxidación, en lugar de ser separada, puede pasar con el ácido acético a la etapa de producción de acetato de vinilo. A continuación, el agua se separa convenientemente mediante la formación de un azeótropo con el acetato de vinilo para su separación por destilación; (iü) las infraestructuras, instalaciones y otras características pueden ser combinadas, por ejemplo, solo se requiere un único compresor del gas de alimentación y un sistema de lavado de los gases de salida, mientras que en los procesos de producción por separado de ácido acético y acetato de vinilo requieren su propio compresor del gas de alimentación y su propio sistema de lavado del gas de salida; (iv) se requieren menores necesidades de almacenamiento intermedio en comparación con dos procesos separados. Las ventajas (iii) y (iv) conducen a menores costes de capital y operativos; (v) permite la integración térmica; así, el etileno/á-cido acético de la primera etapa se puede pasar a la segunda etapa a la temperatura elevada requerida y con el ácido acético en forma de vapor sin necesidad de alimentar calor para vaporizar el ácido acético, tal y como es necesario en los procesos de producción por separado de ácido acético y acetato de vinilo. El proceso de la combinación de etapas (a) a (c) y (d) (iii) puede ser considerado como un proceso integrado para la producción de ácido acético y acetato de vinilo en cualesquiera proporciones predeterminadas. Esto constituye una ventaja por sí mismo puesto que tanto el ácido acético como el acetato de vinilo son productos industriales a escala mundial, cuyas proporciones relativas pueden ser ajustadas por el proceso de la invención para adaptarse a las necesidades actuales del mercado. Además, solo es necesario secar el ácido acético recuperado como un producto. Esto constituye una ventaja importante teniendo en cuenta que aproximadamente la mitad de la producción mundial actual de ácido acético se emplea en la producción de acetato de vinilo. En una primera zona de reacción, se pone en contacto un material de alimentación gaseoso que comprende etileno y/o etano con un gas conteniendo oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la oxidación de etileno a ácido acético y/o de etano a ácido acético y etileno, para producir una primera corriente producto que comprende ácido acético, agua y etileno (etapa (a)). El catalizador activo para la oxidación de etileno a ácido acético y/o de etano a ácido acético y etileno, puede comprender cualquier catalizador adecuado conocido en la técnica, por ejemplo, como se describe en US 5.304.678, US 5.300.682, EP 0.407.091, EP 0.620.205, EP 0.294.845 y JP 06293695-A. La US 5.304.678 describe un catalizador sólido activo para la oxidación de etileno con oxígeno molecular para formar ácido acético, conteniendo el catalizador los elementos y las proporciones que se indican en la siguiente fórmula empírica: PdaMbTiPc0„ en donde : M se elige entre Cd, Au, Zn, Tl, metales alcalinos y metales alcalinotérreos; a es de 0,0005 a 0,2; b es de 0 a 3a; c es de 0,5 a 2,5; y x tiene un valor suficiente para satisfacer las necesidades de valencia de los otros elementos presentes; y en donde dicho catalizador contiene TiP207 cristalino.

La US 5.300.682 describe un catalizador sólido activo para la oxidación de etano para formar ácido acético y etileno, teniendo el catalizador los elementos y las proporciones atómicas relativas que se indican en la siguien-te fórmula empírica: VPa bOx en donde : M es uno o más elementos opcionales seleccionados entre Co, Cu, Re, Fe, Ni, Nb, Cr, , U, Ta, Ti, Zr, Zn, Hf, Mn, Pt, Pd, Sn, Sb, Bi, Ce, As, Ag y Au; a es de 0,5 a 3 ; b es de 0 a 1; y x es un número determinado por las necesidades de valencia de los otros elementos del catalizador; y en donde el catalizador contiene pirofosfato de vanadilo cristalino (VO)2P207. La EP 0.407.091 describe un catalizador activo para la oxidación de etano y/o etileno gaseoso para formar etileno y/o ácido acético, cuyo catalizador comprende los elementos A, X e Y en combinación con oxígeno, siendo las relaciones en átomos-gramo de los elementos A:X:Y: de a:b:c:, en donde: A = ModReeWf; X = Cr, Mn, Nb, Ta, Ti, V y/o , preferentemente Mn, Nb, V y/o W; Y = Bi, Ce, Co, Cu, Fe, K, Mg, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Tl y/o U, preferentemente Sb, Ce y/o U; a = 1 b = 0 a 2, preferentemente 0,05 a 1,0; c = 0 a 2, preferentemente 0,001 a 1,0 y más preferentemente 0,05 a 1,0, con la condición de que el valor total de c para Co, Ni y/o Fe es inferior a 0,5; d + e + f = a; d es cero o superior a cero; e es superior a cero; y f es cero o superior a cero. La EP 0.620.205 describe un catalizador activo para la producción de ácido acético a partir de etileno y oxígeno, cuyo catalizador comprende (a) Pd metálico y (b) al menos un elemento seleccionado del grupo consistente en heteropoli-ácidos y sus sales y opcionalmente (c) al menos un elemento seleccionado del grupo consistente en elementos metálicos de los Grupos IB, 4B, 5B y 6B de la Tabla Periódica de los Elementos. Los heteropoli-ácidos pueden contener un hetero-átomo y uno o más poli-átomos. El hetero-átomo se puede elegir preferentemente del grupo consistente en fósforo, silicio, boro, aluminio, germanio, titanio, zirconio, cerio, cobalto, cromo y azufre, y los poli-átomos se pueden elegir preferentemente del grupo consistente en molibdeno, tungsteno, vanadio, niobio y tántalo. El componente (c) se puede elegir preferentemente entre cobre, plata, estaño, plomo, antimonio, bismuto, selenio y teluro. La EP 0.294.845 describe un catalizador activo para la oxidación de etano a ácido acético y etileno (como subproducto) y/o para la oxidación de etileno a ácido acético que comprende al menos dos entidades catalíticas diferentes. La primera entidad catalítica es un catalizador calcinado para la oxidación de etano de fórmula Mo V Z en donde los elementos metálicos están en combinación con oxígeno en forma de diversos óxidos. En esta fórmula, Z puede no representar nada o bien puede representar uno o más de Li, Na, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Se, Y, La, Ce, Al, Tl, Ti, Zr, Hf, Pb, Nb, Ta, As, Sb, Bi, Cr, , U, Te, Fe, Co, Ni, y x es de 0, 5 a 0, 9, y es de 0, 1 a 0, 4 y z es de 0 a 1. La segunda entidad catalítica es un catalizador para la hidratación de etileno y/o un catalizador para la oxidación de etileno e incluye una o más de las siguientes clasificaciones: (i) un catalizador de tamiz molecular tal como una zeolita Y, o silicato o un aluminofosfato o un aluminofosfato metálico; ( ii ) un catalizador oxídico conteniendo paladio; (iii) un catalizador oxídico conteniendo tungsteno-fósforo; (iv) un catalizador oxídico conteniendo estaño-molibde-no. La JP 06293695-A describe la oxidación de etileno a ácido acético en presencia de un catalizador de paladio soportado que contiene uno o más metales seleccionados entre cromo, vanadio, molibdeno y tungs-teno. El catalizador activo para la oxidación de etileno y/o etano se puede emplear soportado o sin soportar. Ejemplos de soportes adecuados incluyen sílice, tierra de diatomeas, montmorillonita. alúmina, sílice-alúmina, zirconia, titania, carburo de silicio, carbón activo y mezclas de los anteriores. El catalizador activo para la oxidación de etileno y/o etano se puede emplear en forma de un lecho fijo o fluidificado. El gas conteniendo oxígeno molecular usado en la primera zona de reacción puede ser aire o un gas más rico o más pobre en oxígeno molecular que el aire. Un gas adecuado puede ser, por ejemplo, oxígeno diluido con un diluyente adecuado, por ejemplo, nitrógeno o dióxido de carbono. Con preferencia, el gas conteniendo oxígeno molecular es oxígeno. Con preferencia, el gas que contiene oxígeno molecular se alimenta a la primera zona de reacción independientemente de la alimentación de etileno y/o etano. La alimentación de etileno y/o etano de la etapa (a) del proceso de la presente invención puede ser sustan-cial ente pura o puede estar mezclada con uno o más de nitrógeno, metano, dióxido de carbono, hidrógeno y bajos niveles de alquenos/alcanos C3/C4. Es preferible alimentar agua (vapor de agua) a la primera zona de reacción junto con la alimentación de etileno y/o etano y gas conteniendo oxígeno molecular, debido a que ello puede mejorar la selectividad a ácido acético. La cantidad de vapor de agua alimentado a la etapa (a) es adecuadamente del orden desde más de 0 a 50 moles %, con preferencia de 10 a 30 moles %. La alimentación gaseosa de la etapa (a) del proceso de la presente invención (etileno y/etano) junto con un gas conteniendo oxígeno molecular se pasa preferentemente a través del catalizador a una velocidad espacial horaria del gas (GHSV) de 1.000-10.000 hr"1. La etapa (a) del proceso de la presente invención puede ser realizada adecuadamente a una temperatura de 100 a 400°C, generalmente de 140 a 210°C. La etapa (a) del proceso de la presente invención puede efectuarse adecuadamente a presión atmosférica o superatmosférica, por ejemplo, a una presión de 5,6 a 28 kg/cm2 manométricos . Normalmente, se pueden conseguir conversiones de etileno del orden de 5 a 99% en la etapa (a) del proceso de la presente invención.

En general, se pueden conseguir conversiones de oxígeno del orden de 30 a 100% en la etapa (a) del proceso de la presente invención. En la etapa (a) del proceso de la presente inven-ción, el catalizador tiene adecuadamente una productividad (STY) de 100 a 10.000 g de ácido acético por hora por litro de catalizador. En función de la naturaleza del catalizador usado en la segunda etapa, es conveniente que la primera corriente de producto gaseoso tenga una baja concentración de monóxido de carbono subproducto ya que éste puede tener un efecto adverso sobre algunos catalizadores para la producción de acetato de vinilo. Usando dichos catalizadores y con etileno como material de alimentación, es preferible usar un catali-zador en el primer reactor que proporcione una cantidad despreciable de monóxido de carbono subproducto, tal como se describe en EP-A-0620205. Para una alimentación de etano o etileno, se puede emplear otro componente catalítico en la primera zona de reacción para oxidar el monóxido de carbono a dióxido de carbono. Este puede estar presente en el catalizador o en un lecho secundario. La corriente de producto gaseoso de la etapa (a) comprende ácido acético, etileno y agua, y puede contener etano, oxígeno, nitrógeno y subproductos, acetaldehido, monóxido de carbono y dióxido de carbono. El acetaldehido y el monóxido de carbono serán convertidos por el gas conteniendo oxígeno molecular para producir ácido acético y dióxido de carbono respectivamente, bien en la segunda zona de reacción o bien, después del reciclo, en la primera zona de reacción. Está presente etileno en la corriente de producto gaseoso de la etapa (a) bien como reactante sin convertir en el caso de que el etileno esté presente en el material de alimentación, y/o como producto de oxidación en el caso de que esté presente etano en el material de alimen-tación. El producto gaseoso de la etapa ( a ) se puede alimentar directamente a la segunda zona de reacción de la etapa (b) junto opcionalmente con más gas conteniendo oxígeno molecular, opcionalmente con más etileno y opcionalmente con más ácido acético. Opcionalmente se puede recuperar ácido acético co-producto del producto gaseoso de la etapa (a). El catalizador activo para la producción de acetato de vinilo, que se emplea en la etapa (b) del proceso de la presente invención, puede comprender cualquier catalizador adecuado conocido en la técnica, por ejemplo, como se describe en GB 1.559.540 y US 5.185.308. La GB-1.559.540 describe un catalizador activo para la preparación de acetato de vinilo por reacción de etileno, ácido acético y oxígeno, cuyo catalizador consiste esencial-mente en: ( 1 ) un soporte catalítico que tiene un diámetro de partícula de 3 a 7 mm y un volumen de poros de 0,2 a 1,5 ml/g, teniendo una suspensión en agua al 10% en peso del soporte catalítico un pH de 3 a 9; (2) una aleación de paladio-oro distribuida en una capa superficial del soporte catalítico, extendiéndose la capa superficial en una distancia inferior a 0,5 mm desde la superficie del soporte, estando presente el paladio en la aleación en una cantidad de 1,5 a 5 g por litro de catalízador y estando presente el oro en una cantidad de 0,5 a 2,25 g por litro de catalizador; y (3) de 5 a 60 g por litro de catalizador de acetato de metal alcalino. La US 5.185.308 describe un catalizador impregnado la cascara y que es activo para la producción de acetato de vinilo a partir de etileno, ácido acético y un gas conteniendo oxígeno, cuyo catalizador consiste esencialmente en: ( 1 ) un soporte catalítico que tiene un diámetro de partícula de 3 a 7 mm aproximadamente y un volumen de poros de 0,2 a 1,5 mi por g; (2) paladio y oro distribuidos en la capa más externa de 1 mm de espesor de las partículas de soporte catalítico; y (3) de 3,5 a 9,5% en peso aproximadamente de acetato potásico; - en donde la relación en peso de oro a paladio en dicho catalizador es del orden de 0,6 a 1,25. La ventaja derivada del uso de un catalizador conteniendo paladio es que cualquier monóxido de carbono producido en la primera zona de reacción se consumirá en presencia de oxígeno y del catalizador conteniendo paladio en la segunda zona de reacción, eliminando con ello la necesidad de utilizar un reactor individual para la separación de monóxido de carbono. Generalmente, la etapa (b) del proceso de la presente invención se efectúa de manera heterogénea con los reactantes presentes en la fase gaseosa. El etileno reactante usado en la etapa (b) del proceso de la presente invención puede comprender etileno producto de la etapa (a), alimentación de etileno sin reaccionar de la etapa (a) o etileno reactante adicional. El gas que contiene oxígeno molecular usado en la etapa (b) del proceso de la presente invención puede comprender gas conteniendo oxígeno molecular sin reaccionar de la etapa (a) y/o gas conteniendo oxígeno molecular adicional. Preferentemente, al menos parte del gas conteniendo oxígeno molecular se alimenta a la segunda zona de reacción independientemente de los reactantes de ácido acético y etileno. El ácido acético, el etileno y el gas conteniendo oxígeno molecular que se hacen reaccionar en la etapa (b) del proceso de la presente invención, se pasan preferentemente a través del catalizador a una velocidad espacial horaria del gas (GHSV) del orden de 1.000-10.000 hr'1. La etapa (b) del proceso de la presente invención puede ser efectuada adecuadamente a una temperatura de 140 a 200°C. La etapa (b) del proceso de la presente invención se puede efectuar adecuadamente a una presión de 3,5 a 21 kg/cm2 manométricos. La etapa (b) puede ser realizada bien en un lecho fijo o bien en un lecho fluidificado. Se pueden conseguir conversiones de ácido acético del orden de 5 a 50% en la etapa (b) del proceso de la presente invención. Se pueden lograr conversiones de oxígeno del orden de 20 a 100% en la etapa (b) del proceso de la presente invención. Se pueden conseguir conversiones de etileno del orden de 5 a 1000% en la etapa (b) del proceso de la presente invención. En la etapa (b) del proceso de la presente invención, el catalizador tiene adecuadamente una productividad (STY) de 300 a 10.000 g de acetato de vinilo por hora por litro de catalizador, pero también es adecuada una producti-vidad superior a 10.000 g de acetato de vinilo por hora por litro de catalizador. La segunda corriente producto de la etapa (b) del proceso comprende acetato de vinilo, agua y ácido acético y opcionalmente también etileno sin reaccionar, etano, acetal-dehido, nitrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Entre las etapas (b) y (c) del proceso de la invención es preferible separar etileno, así como etano, acetaldehido, monóxido de carbono y dióxido de carbono, si es que existe, de la segunda corriente producto, adecuadamente como una fracción gaseosa de cabeza de una columna de lavado, en donde por la cola de la misma se separa una fracción líquida que comprende acetato de vinilo, agua y ácido acético. La segunda corriente producto de la etapa (b) que comprende acetato de vinilo, agua y ácido acético, con o sin la etapa de lavado intermedio, se separa en la etapa (c) por destilación en una fracción azeótropa de cabeza que comprende acetato de vinilo y agua y una fracción de cola que comprende ácido acético. En la etapa (d) alternativa (i) del proceso de la invención, se recupera ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c). El ácido acético recuperado puede ser purificado adicionalmente, si se desea, de manera conocida, por ejemplo por destilación. La fracción azeótropa separada como fracción de cabeza se recicla preferentemente, con separación completa o parcial del agua de la misma, por ejemplo, mediante enfriamiento y decantación, a la etapa (c) del proceso. En la etapa (d) alternativa (ii) se recupera acetato de vinilo de la fracción azeótropa separada en la etapa (c), adecuadamente, por ejemplo, por decantación. El acetato de vinilo recuperado puede ser purificado adicionalmente, si se desea, de manera conocida. La fracción de cola que comprende ácido acético separada en la etapa (c) se recicla preferentemente, con o preferentemente sin purifícación adicional, a la etapa (b) del proceso. En la etapa (d) alternativa (iii) se recupera ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y se recupera acetato de vinilo de la fracción azeótropa de cabeza recuperada en la etapa (c). Tanto el ácido acético como el acetato de vinilo pueden ser purificados adicionalmente de manera conocida, si así se desea. El rendimiento relativo de ácido acético a acetato de vinilo puede ser ajustado en cualquier valor predeterminado. La relación de rendimientos totales de ácido acético: acetato de vinilo producidos en el proceso puede ser de 0:100 a 100:0, por ejemplo de 0:100 a 70:30. La relación de 0:100 representa la alternativa (d)(ii) del proceso en donde el ácido acético se convierte totalmente a acetato de vinilo. La relación 100:0 representa la alternativa (d)(i) del proceso en donde el acetato de vinilo solo se prepara en cantidades suficientes para efectuar la destilación azeotrópica y no se recupera nada del mismo. Todas las relaciones comprendidas entre estos dos extremos representan la alternativa (d)(iii) del proceso en donde se recupera tanto ácido acético como acetato de vinilo. La relación de rendimientos globales se puede variar de varias formas incluyendo, el ajuste independientemente de las relaciones de reactantes y/o condiciones de reacción de la etapa (a) y/o etapa (b) del proceso, por ejemplo ajustando independientemente la concentración o concentraciones de oxígeno y/o las temperaturas y presiones de reacción. Descripción del Dibujo El proceso de la presente invención será ilustrado ahora a modo de ejemplo con referencia a la Figura 1 la cual representa un aparato esquemático para utilizarse en el proceso de la presente invención. El aparato comprende una primera zona de reacción (1), un intercambiador de calor opcional (2), una segunda zona de reacción (3), un intercambiador de calor (9), una columna de lavado (4), una primera columna de destilación (5), un decantador (6), un vaporizador opcional (7) y una segunda columna de destilación opcional (8). En la práctica, un gas conteniendo oxígeno molecu-lar, opcionalmente vapor de agua y un material de alimenta-ción gaseoso que comprende etileno y/o etano se alimentan a la primera zona de reacción ( 1 ) la cual contiene un catalizador activo para la oxidación del etileno para formar ácido acético y/o para la oxidación de etano para formar ácido acético y etileno. En función de la escala del proceso, la primera zona de reacción ( 1 ) puede comprender o bien un solo reactor o bien varios reactores en paralelo o en serie. Una primera corriente de producto gaseoso que comprende ácido acético, material de alimentación sin reaccionar, opcional-mente gas conteniendo oxígeno molecular sin consumir y agua, junto con monóxido de carbono, dióxido de carbono, inertes y acetaldehido subproductos, se extrae de la primera zona de reacción (1) y se alimenta a la segunda zona de reacción (3) por vía de n intercambiador de calor opcional ( 2 ) el cual permite el ajuste de la temperatura de la alimentación a la segunda zona de reacción (3). Queda contemplado que en el caso de que no se requiera el intercambiador de calor ( 2 ) puede ser posible disponer la primera y segunda zonas de reacción en el mismo recipiente. Se puede mezclar más gas conteniendo oxígeno molecular y/o etileno y/o reciclo de ácido acético con la corriente producto extraída de la primera zona de reacción ( 1 ) . En la segunda zona de reacción (3), el ácido acético y el etileno se ponen en contacto con el gas conteniendo oxígeno molecular en presencia de un catalizador activo para la producción de acetato de vinilo.

En función de la escala del proceso, la segunda zona de reacción (3) puede comprender un solo reactor o bien varios reactores en paralelo o en serie. Una corriente producto que comprende acetato de vinilo, agua, opcionalmente etano, subproductos gaseosos y ácido acético y etileno sin reaccionar se extrae de la segunda zona de reacción ( 3 ) y se alimenta, por vía del intercambiador de calor (9) a la columna de lavado ( 4 ) en donde una corriente gaseosa que comprende etileno y opcionalmente etano junto con acetaldehi-do, inertes, monóxido de carbono y dióxido de carbono subproductos es extraída por cabeza y reciclada a la primera zona de reacción (1). Una corriente líquida que comprende acetato de vinilo, agua, ácido acético sin reaccionar y subproductos orgánicos pesados se extrae por la cola de la columna de lavado (4) y se alimenta a la primera columna de destilación ( 5 ) . En la primera columna de destilación ( 5 ) , se separan acetato de vinilo y agua como un azeótropo y se separan ácido acético y los subproductos orgánicos pesados como una sangría por la cola de la primera columna de destilación (5). El agua de la corriente de cabeza de la primera columna de destilación (5) se separa del acetato de vinilo en el decantador (6) y una corriente producto de acetato de vinilo separada del decantador ( 6 ) se purifica por medios convencionales conocidos en la técnica. La corriente de sangría que contiene ácido acético, separada por la cola de la primera columna de destilación (5), puede alimentarse al vaporizador opcional (7) en donde el ácido acético se separa como una fracción vapor que comprende ácido acético de una fracción líquida de residuos pesados (10) que comprende ácido acético y subproductos orgánicos pesados. El ácido acético puede recuperarse a partir de la fracción líquida de residuos pesados por medios convencionales conocidos en la técnica. La fracción vapor del vaporizador opcional (7) puede ser reciclada a la zona de reacción (3). Una porción de la corriente de sangría conteniendo ácido acético, separada por la cola de la primera zona de destilación (5), y/o una porción de la fracción vapor del vaporizador opcional (7), se puede alimentar a una segunda columna de destilación (8). Por la cabeza de la segunda columna de destilación (8) se extrae opcionalmente una corriente producto de ácido acético. Se puede separar dióxido de carbono subproducto de una sangría por la parte superior de la columna de lavado (4), por ejemplo, mediante absorción con mezclas de carbonato/bicarbonato potásico. Los dispositivos (2) a (7) pueden ser unidades de una planta de producción convencional de acetato de vinilo, lo cual puede proporcionar ventajas en cuanto a menores costes de capital de instalación.

Claims (14)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones; 1. - Un proceso integrado para la producción de ácido acético y/o acetato de vinilo, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) poner en contacto, en una primera zona de reacción, un material de alimentación gaseoso que comprende etileno y/o etano, y opcionalmente vapor de agua, con un gas que contiene oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la oxidación de etileno a ácido acético y/o de etano a ácido acético y etileno, para producir una primera corriente producto que comprende ácido acético, agua y etileno (bien como etileno sin reaccionar y/o bien como etileno co-produ-cido ) , y opcionalmente también etano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/o nitrógeno; (b) poner en contacto, en una segunda zona de reacción, en presencia o ausencia de etileno y/o ácido acético adicio-nales, al menos una porción de la primera corriente de producto gaseoso que comprende al menos ácido acético y etileno y opcionalmente también uno o más de agua, etano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/o nitrógeno, con un gas que contiene oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la producción de acetato de vinilo, para producir una segunda corriente producto que comprende acetato de vinilo, agua, ácido acético y opcionalmente etileno; (c) separar la corriente producto de la etapa (b) por destilación en una fracción azeótropa de cabeza que comprende acetato de vinilo y agua y una fracción de cola que comprende ácido acético; (d) o bien (i) recuperar ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y opcionalmente reciclar la fracción azeótropa separada en la etapa (c), después de separar parcial o completamente el agua de la misma, a la etapa (c), o bien (ii) recuperar acetato de vinilo de la fracción azeótropa separada en la etapa (c) y opcionalmente reciclar la fracción de cola separada en la etapa (c) a la etapa (b), o bien (iii) recuperar ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y recuperar acetato de vinilo a partir de la fracción azeótropa de cabeza recuperada en la etapa (c).
2. 2. - Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque se recupera ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y se recicla la fracción azeótropa separada en la etapa (c), después de una separación parcial o completa del agua de la misma, a la etapa (c).
3. 3. - Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque se recupera acetato de vinilo de la fracción azeótropa separada en la etapa (c) y se recicla la fracción de cola separada en la etapa (c) a la etapa (b).
4. 4.- Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque se recupera ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y se recupera acetato de vinilo de la fracción azeótropa recuperada en la etapa (c).
5. 5.- Un proceso según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque se recupera acetato de vinilo de la fracción azeótropa separada en la etapa (c) mediante decantación.
6. 6. - Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se recupera ácido acético del producto gaseoso de la etapa (a).
7. 7. - Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se alimenta agua (vapor de agua) a la primera zona de reacción junto con el material de alimentación de etileno y/o etano y gas conte-niendo oxígeno molecular.
8. 8.- Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se emplea un componente catalítico adicional en la primera zona de reacción para oxidar monóxido de carbono a dióxido de carbono.
9. 9. - Un proceso según cualquiera de las reivindica-ciones anteriores, caracterizado porque se alimentan etileno y etano a la primera zona de reacción.
10. 10.- Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas conteniendo oxígeno molecular, usado en la primera zona de reacción, es oxígeno.
11. 11.- Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas conteniendo oxígeno molecular se alimenta a la primera zona de reacción independientemente del material de alimentación de etileno y/o etano.
12. 12.- Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas conteniendo oxígeno molecular se alimenta a la segunda zona de reacción independientemente de los reactantes de ácido acético y etileno.
13. 13.- Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a la segunda zona de reacción se alimenta etileno y/o ácido acético adicionales.
14. 14.- Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la segunda zona de reacción se emplea un catalizador conteniendo paladio y el monóxido de carbono de la primera zona de reacción se consume mediante reacción con el mismo. RESUMEN Un proceso integrado para la producción de ácido acético y/o acetato de vinilo que comprende las etapas de: (a) poner en contacto, en una primera zona de reacción, un material de alimentación gaseoso que comprende etileno y/o etano, y opcionalmente vapor de agua, con un gas que contiene oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la oxidación de etileno a ácido acético y/o de etano a ácido acético y etileno, para producir una primera corriente producto que comprende ácido acético, agua y etileno (bien como etileno sin reaccionar y/o bien como etileno co-produ-cido), y opcionalmente también etano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/o ni rógeno; (b) poner en contacto, en una segunda zona de reacción, en presencia o ausencia de etileno y/o ácido acético adicionales, al menos una porción de la primera corriente de producto gaseoso que comprende al menos ácido acético y etileno y opcionalmente también uno o más de agua, etano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/o nitrógeno, con un gas que contiene oxígeno molecular, en presencia de un catalizador activo para la producción de acetato de vinilo, para producir una segunda corriente producto que comprende acetato de vinilo, agua, ácido acético y opcionalmente etileno; (c) separar la corriente producto de la etapa (b) por destilación en una fracción azeótropa de cabeza que comprende acetato de vinilo y agua y una fracción de cola que comprende ácido acético; (d) o bien (i) recuperar ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y opcionalmente reciclar la fracción azeótropa separada en la etapa (c), después de separar parcial o completamente el agua de la misma, a la etapa ( c ) , o bien (ii) recuperar acetato de vinilo de la fracción azeótropa separada en la etapa (c) y opcionalmente reciclar la fracción de cola separada en la etapa (c) a la etapa (b), o bien ( iii ) recuperar ácido acético de la fracción de cola separada en la etapa (c) y recuperar acetato de vinilo a partir de la fracción azeótropa de cabeza recuperada en la etapa (c) .