MXPA99003914A - Procedimiento mejorado para preparar acetaldehidoa partir de etileno y oxigeno - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento para oxidar un gas de reacción en la presencia de una solución catalizadora, procedimiento en el cual:el gas de reacción se oxida en un reactor en presencia de la solución catalizadora, formándose una mezcla de reacción que incluye gotas de una solución catalizadora, y que se hace pasar al interior de un primer separador y enéste se remueven gotas de la solución catalizadora de la mezcla de reacción, y procedimiento en el cual la mezcla de reacción residual se hace pasar del primer separador al interior de un aparato depurador de gases y enéste el producto de oxidación se remueve d ela mezcla de reacción que incluye hacer pasar la mezcla de reacción del primer separador a través de un segundo separador que se encuentra corriente abajo del primer separador y corriente arriba del aparato depurador de gases y, el segundo separador, remueve la solución catalizadora residual de la mezcla de reacción.

Description

PROCEDIMIENTO MEJORADO PARA PREPARAR ACETLADEHIDO A PARTIR DE ETILENO Y OXIGENO MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a un procedimiento para oxidar un gas de reacción en presencia de una solución catalizadora, procedimiento en el cual: a) el gas de reacción se oxida en un reactor en presencia de la solución catalizadora, formándose una mezcla de reacción que incluye gotas de una solución catalizadora, y que b) se hace pasar al interior de un primer separador y en éste se remueven gotas de la solución catalizadora de la mezcla de reacción, y procedimiento en el cual c) la mezcla de reacción residual se hace pasar del primer separador al interior de un aparato depurador de gases y en éste el producto de oxidación se remueve de la mezcla de reacción.

Dicho procedimiento se conoce a partir de la técnica anterior (DE 1 190 451) y se utiliza para la preparación a escala industrial de aldehidos, cetonas o los ácidos correspondientes a los aldehidos oxidando olefinas. En particular, se prepara el acetaldehído a partir de etileno y oxígeno mediante este procedimiento. Para catalizar la reacción de oxidación altamente exotérmica con oxígeno como agente oxidante, se utiliza comúnmente una solución acuosa de cloruro de cobre y cloruro de paladio. La oxidación se lleva a cabo en un reactor en el punto de ebullición de la solución catalizadora acuosa. El calor de reacción se remueve principalmente al evaporar agua y acetaldehído de la solución catalizadora (enfriamiento por evaporación). La mezcla de reacción resultante incluye esencialmente catalizador liquido, vapor, acetaldehído gaseoso y la bruma de la solución catalizadora se hace pasar dentro de un primer separador, el cual es llamado eliminador de bruma, en el que los contenidos de bruma vapor/gas son removidos en su mayoría de la mezcla de reacción, por ejemplo al utilizar agua depuradora de gases, que se inyecta dentro del eliminador de bruma a contracorriente. Posteriormente, la mezcla de reacción residual se enfría en intercambiadores de calor, vapores condensados que contienen catalizador, algunos de los cuales ya tiene un significativo contenido de acetaldehído, se producen y se depuran con agua en un aparato depurador de gases, comúnmente una columna depuradora de gases; la mayoría de los acetaldehídos continúan presentes en la fase gaseosa disolviéndose en el agua. La fase depuradora, combinada con los vapores de condensación distinguidos por una elevada concentración de acetaldehído, se quita para tratamiento. Posteriormente, la mezcla de reacción residual, que aún incluye cantidades pequeñas de acetaldehído, se recicla a un reactor como gas de ciclo. El condensado que contiene catalizador que tiene sólo un bajo contenido de acetaldehído se utiliza como agua depuradora para el eliminador de bruma.

Una desventaja del procedimiento conocido es que no se completa la separación del catalizador. En primer lugar, esto lleva a pérdidas de catalizador de metal noble valioso y cobre, lo cual también afecta en forma desventajosa la reacción de oxidación y, en segundo lugar, a un aumento de costos de desecho, ya que el catalizador y el cobre pasan al agua de desecho de la unidad de tratamiento y tienen que eliminarse con esto en una forma compatible con el medio ambiente. Por lo tanto, el objeto en que se basa la invención fue mejorar la separación del catalizador. Este objeto se logra de conformidad con la invención al pasar la mezcla de reacción del primer separador a través de un segundo separador que se encuentra corriente abajo del primer separador y corriente arriba del aparato depurador de gases y, en el segundo separador, al remover la solución catalizadora residual de la mezcla de reacción De esta forma, la invención se refiere a un procedimiento para oxidar un gas de reacción en presencia de una solución catalizadora, procedim.iento en el cual: a) el gas de reacción se oxida en un reactor en presencia de la solución catalizadora, formándose una mezcla de reacción que incluye gotas de una solución catalizadora, y que b) se hace pasar al interior de un primer separador y en éste se remueven gotas de la solución catalizadora de la mezcla de reacción, y procedimiento en el cual c) la mezcla de reacción residual se hace pasar del primer separador al interior de un aparato depurador de gases y en éste el producto de oxidación se remueve de la mezcla de reacción, que incluye: d) hacer pasar la mezcla de reacción del primer separador a través de un segundo separador que se encuentra corriente abajo del primer separador y corriente arriba del aparato depurador de gases y, en el segundo separador, remover la solución catalizadora residual de la mezcla de reacción. La invención se refiere en particular al procedimiento correspondiente para preparar acetaldehído a partir de etileno y oxígeno Los métodos preferidos se encuentran en las reivindicaciones. Una pluralidad o métodos individuales descritos en las reivindicaciones también pueden representar cada uno individualmente o en combinación representan soluciones al objeto principal y las características individuales pueden también combinarse como se desea dentro de las categorías de la reivindicaciones. Los segundos separadores utilizados pueden ser, en forma ventajosa, los llamados separadores centrífugos o recolectores de bruma. En éstos, el flujo de la mezcla de reacción se fuerza en una trayectoria espiral por cualidades apropiadas como cuchillas de deflexión, por lo que el flujo giratorio es formado, como resultado de lo cual, debido al aumento de las fuerzas centrífugas, las gotas presentes en el vapor de gas se depositan en la pared interna del exterior del separador. Las gotas depositadas pueden recogerse como por ejemplo, en un canal circundante, sacadas y recicladas al primer aparato depurador de gases como agua depuradora. La solución del objeto principal de la invención es sorprendente, por lo que los expertos en la técnica no pueden estimar el vapor de gas del primer aparato depurador de gases que aumenta continuamente, ya que en las reacciones exotérmicas que son llevadas a cabo bajo condiciones de ebullición (enfriamiento por evaporación) se esperan flujos de gas que fluctúan significativamente, que se presentan contra el uso de un separador centrífugo, en particular cuando la gota de presión verdadera en el separador no es conocida o no puede determinarse como resultado de dichos flujos de gas significativamente variables. De conformidad con lo anterior, no se conocen ningunas aplicaciones de dichos separadores para flujos de gas en el área de vapor saturada, por ejemplo bajo condiciones en las que el gas y el líquido están presentes en equilibrio. Además, bajo estas condiciones, la distribución del tamaño de las gotas no es conocida y tampoco puede determinarse. Por lo tanto, las gotas también son muy pequeñas para una separación exitosa. Además, la disposición del separador se eligió en oposición a las condiciones comunes conocidas por los expertos en la técnica, por ejemplo el flujo a través del separador dispuesto verticalmente se lleva a cabo de arriba abajo, por lo tanto el flujo tiene un componente principal en la dirección de gravedad. Además, había también el riesgo de que las cuchillas de deflexión se recubrieran con los depósitos del catalizador, que hubieran dañado la aceleración del flujo de gas en la dirección periférica (generación de giros). Es más sorprendente que no se requieran ni un espiral para recoger el líquido separado ni una conexión de flujos. Por lo tanto, la invención se refiere de igual forma al uso de un separador centrífugo para separar las gotas de las corrientes de gas en la región de vapor saturado. Las ventajas del procedimiento de conformidad con la invención son, entre otras, la reducción de la pérdida de catalizador de metal noble valioso y, junto con esto, la contaminación de las aguas de desecho de la planta con metales pesados. Además, se ha encontrado que el daño debido a corrosión por agujeros y/o corrosión por agrietamiento de tensión se reduce o se evita en estos aparatos y en los componentes de la planta corriente abajo del separador centrífugo, ya que la solución catalizadora menor que promueve fuertemente la corrosión por agujeros y la corrosión por agrietamiento de tensión pasa a los componentes de la planta. Por lo tanto, materiales más baratos que los anteriores pueden utilizarse posteriormente para estos aparatos. Además, los fenómenos de choques (depósitos) se reducen en la columna de depuración. Otro efecto benéfico es que bajo otras condiciones idénticas de otra forma la producción del acetaldehído puede aumentar, por las siguientes razones particulares. Si se aumenta el vapor de gas del ciclo, el cual es benéfico desde el aspecto de una producción mayor, esto lleva a un aumento en la espuma de la solución catalizadora y de esta forma a una descarga marcadamente en aumento de solución catalizadora del reactor a los aparatos corriente hacia abajo, con dichas desventajas. Al utilizar el separador de conformidad con la invención, este comportamiento ya no es perjudicial, ya que debido a la excelente separación, la solución catalizadora que es descargada más intensamente puede recircularse otra vez. Un desarrollo ilustrativo de la invención se describe a más detalle con referencia al diagrama de flujo del procedimiento representado en el diagrama y con referencia a la experiencia operacional. No se pretende una restricción de la invención de ninguna manera por este medio. La parte conocida del procedimiento ya ha sido descrita anteriormente, por esta razón sólo los números de referencia se mencionarán aquí. Estos son: 1 reactor, 2 etileno, 3 oxígeno, 4 mezcla de reacción, 5 primer separador (eliminador de bruma), 6 agua depuradora, 7 un primer enfriador, 8 un segundo enfriador, 9 condensado que contiene catalizador, 10 aparato depurador de gases (columna depuradora), 11 agua y 12 agua que contiene acetaldehído. De conformidad con la invención, un separador centrífugo 13 está dispuesto verticalmente como segundo separador corriente abajo del primer aparato depurador de gases 5 y corriente debajo de la columna depuradora 10 y, en particular, corriente arriba del primer enfriador 7. En este separador centrífugo, la mezcla de reacción 4 se conduce hacia abajo en un flujo giratorio (flecha) por medio de cuchillas de deflexión, las cuales no son mostradas). El separador centrífugo 13 tiene un canal periférico 14 en el interior. Desde este canal 14, la solución catalizadora que ha sido separada es removida, mezclada con el condensado que contiene catalizador 9 que fue producido del primer enfriador 7 e inyectado como agua depuradora 6 en el primer aparato depurador de gases 5. Experiencia operacional: En una planta industrial comercial para preparar acetaldehído a partir de etileno y oxígeno, un colector de bruma centrífugo se instaló de conformidad con la invención y de acuerdo con la figura. Resultado: la capacidad de la planta se aumentó de 120,000 toneladas/año de acetaldehído a 135,000 toneladas métricas/año y la contaminación de las aguas de desecho de la planta por cobre y paladio se redujo a un factor de 50.

Claims (8)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN
2. REIVINDICACIONES i. - Un procedimiento para oxidar un gas de reacción en la presencia de una solución catalizadora, procedimiento en el cual: a) el gas de reacción se oxida en un reactor en presencia de la solución catalizadora, formándose una mezcla de reacción que incluye gotas de una solución catalizadora, y que b) se hace pasar al interior de un primer separador y en éste se remueven gotas de la solución catalizadora de la mezcla de reacción, y procedimiento en el cual c) la mezcla de reacción residual se hace pasar del primer separador al interior de un aparato depurador de gases y en éste el producto de oxidación se remueve de la mezcla de reacción, que incluye: d) hacer pasar la mezcla de reacción del primer separador a través de un segundo separador que se encuentra corriente abajo del primer separador y corriente arriba del aparato depurador de gases y, en el segundo separador, remover la solución catalizadora residual de la mezcla de reacción. 2. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado además por que la solución catalizadora residual es separada al conducir la mezcla de reacción en el segundo separador en un flujo giratorio, por lo que las gotas de la solución catalizadora se separan de la pared interna del segundo separador.
3. 3.- El procedimiento de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado además porque para generar el flujo giratorio se utilizan cuchillas de deflexión.
4. 4.- El procedimiento de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el gas de reacción es una olefina, en particular etileno.
5. 5.- Un separador para llevar acabo el procedimiento de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque el separador es un separador centrífugo y tiene un medio para generar un flujo giratorio.
6. 6.- El separador de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque los medios son cuchillas de deflexión.
7. 7.- El separador de conformidad con las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado además porque el separador esta fabricado de titanio.
8. 8.- El uso de un separador centrífugo para separar gotas de los vapores de gas en la región de vapor saturada.