Método para separar acetonitrilo de agua.

Un método para separar acetonitrilo de agua, que comprende

(i) proveer una corriente S1 que contiene al menos 95% en peso, con base en el peso total de S1, acetonitrilo y agua, en donde la relación en peso de acetonitrilo:agua es mayor que 1;

(ii) agregar a una corriente P, que comprende al menos 95% en peso de C3, con base en el peso total de la corriente P, a S1 para obtener una corriente mixta S2, siendo C3 propeno mezclado opcionalmente con propano con una relación en peso mínima de propeno:propano de 7:3;

(iii) someter S2 a una temperatura en el rango de 5 a 90°C y a una presión de al menos 10x105 Pa (10 bar), obteniendo una primera fase líquida L1, en donde al menos 90% en peso de L1 consiste de C3, acetonitrilo y agua, y una segunda fase líquida L2 en donde al menos 90% en peso de L2 consiste de acetonitrilo y agua, y en donde la relación en peso de acetonitrilo:agua en L2 es menor de 1;

(iv) separar L1 de L2.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/060310.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: MULLER, ULRICH, BASSLER, PETER, GOBBEL, HANS-GEORG, DR., TELES, JOAQUIM, HENRIQUE, WEIDENBACH,MEINOLF, TRUKHAN,NATALIA, GUMLICH,KAI, KAMPE,PHILIP, BARTOSCH,CHRISTIAN, JACUBINAS,RICHARD, COGSWELL,MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Preparación de oxiranos > C07D301/12 (con peróxido de hidrógeno o con peróxidos o perácidos inorgánicos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D17/00 (Separación de líquidos, no previsto en otro lugar, p. ej. por difusión térmica)

PDF original: ES-2522929_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método para separar acetonitrilo de agua

La presente invención se relaciona con un método para la separación de acetonitrilo de agua en donde una corriente S1 que contiene al menos 95% en peso de acetonitrilo y agua con una relación de peso de acetonitrilo:agua de más de 1 es mezclada con una corriente P la cual contiene al menos 95% en peso de C3, siendo C3 propeno o una mezcla de propeno con propano, siendo la relación de peso de propeno:propano, de al menos 7:3. La corriente mixta es sometida entonces a condiciones de temperatura y presión tales que se obtienen dos fases líquidas. La primera mezcla líquida, L1, consiste esencialmente de C3, acetonitrilo y agua. Preferiblemente, el contenido de agua de L1 es 12% en peso como máximo, más preferiblemente en el rango de 1 a 5% en peso. La segunda fase líquida, L2, consiste esencialmente de agua y acetonitrilo y una relación en peso de acetonltr¡lo:agua de más de 1. Preferiblemente, el contenido en C3 de L2 es 5% en peso como máximo. De acuerdo con la invención, las dos fases líquidas L1 y L2 se separan adecuadamente.

De acuerdo con una realización preferida, la presente invención se relaciona con un método en donde la corriente S1 se obtiene a partir de un proceso de oxidación o de una etapa de manipulación corriente abajo de la misma, en particular un proceso de epoxldaclón o una etapa de manipulación corriente abajo de la misma, y aún más preferiblemente de la epoxidación de propeno con peróxido de hidrógeno en la presencia de acetonitrilo como solvente o de una etapa de manipulación corriente abajo de la misma. En lo que se refiere a está realización, la presente invención está caracterizada por varias posibilidades de proveer un proceso altamente Integrado en tanto se relaciona con el reciclaje de las corrientes obtenidas durante el proceso global. Así, la presente Invención en particular se relaciona con un proceso altamente Integrado para la producción de oxido de propileno.

La WO 1/579 A1 se relaciona con un proceso para la epoxidación catalítica de definas. A partir de la reacción de epoxidación, se obtiene una corriente de gas de salida que contiene óxido de olefina, olefina sin reaccionar y oxígeno. La corriente de gas de salida se pone en contacto con una unidad de absorción con el mismo solvente que se utiliza en la etapa de reacción.

La US 6,35,888 B1 se relaciona con proceso para hacer un epóxido, proceso en el cual se obtiene una mezcla de productos de reacción que comprende el epóxido, el diluyente y agua, y posible también reactivos sin convertir. Esta mezcla se pone en contacto con un solvente de extracción de tal manera que se obtengan dos fases líquidas distintas en donde el extracto contiene al menos uno de los solventes de extracción y al menos 1% del epóxido producido en la reacción de epoxidación.

La EP 158 19 A1 divulga un método para oxidar un doble enlace carbono-carbono de un compuesto A, método que comprende, como primera etapa, la oxidación del doble enlace carbono-carbono del compuesto A utilizando un peróxido como agente oxidante en presencia de un catalizador de titanosilicato para obtener una mezcla de reacción de oxidación, como una segunda etapa, la separación del compuesto A a partir de dicha mezcla de reacción, y como una tercera etapa el regreso del compuesto A separado a la primera etapa. Como compuestos A particularmente preferidos, se divulgan compuestos que tienen al menos dos o más grupos funcionales siendo al menos un grupo funcional un doble enlace carbono-carbono. Compuestos especialmente preferidos son dialil éter o alcohol alílico. La separación del solvente es solamente mencionada brevemente en la EP 158 19 A1. Con referencia a esta separación de solvente, el ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 4 de la EP 158 19 A1 describen la separación a través de destilación fraccionada en donde el dialil éter y el metanol que no han reaccionado se recuperan en el tope de la columna de destilación. El reciclaje del solvente no se menciona en la EP 158 19 A1.

La EP 1 62 651 A1 describe un proceso para producir óxido de propileno, en donde la mezcla de reacción obtenida a partir de la epoxidación, que contiene óxido de propileno, consiste de dos fase diferentes, a saber una capa acuosa y una capa oleosa. Estas fases son separadas subsecuentemente en la capa acuosa y en la capa oleosa. La capa acuosa contenía el solvente usado en la reacción de epoxidación. Al separar la mezcla de reacción en estas capas, el óxido de propileno contenido en la mezcla de reacción fue separado de la capa acuosa hacia la capa oleosa. Por lo tanto, la EP 1 62 651 A1 está estrictamente limitada a procesos en donde la capa oleosa separada de la capa acuosa contiene primariamente el solvente orgánico y el óxido de propileno. Aunque los nltrllos son divulgados generalmente como solventes aceptables, el acetonitrilo se divulga como un solvente que da como resultado una solución de reacción uniforme la cual no fue separable. En este contexto, tiene que anotarse que el ejemplo comparativo 3 de la EP 1 62 651 A1 establece erróneamente que la solución de reacción obtenida fue uniforme y separable lo cual ciertamente debería decir "uniforme y no separable".

La EP 2 14 654 A1 describe un método para producir óxido de propileno, en donde una corriente de gas de ventilación la cual es obtenida del reactor en el cual se lleva a cabo la reacción de epoxidación, corriente de gas de ventilación que contiene compuestos reciclables tales como propileno u óxido de propileno, se pone en contacto con un solvente que contiene un nltrllo. Por absorción en este solvente, el compuesto reciclable puede ser recuperado. Adlclonalmente, la EP 2 14 654 A1 divulga que, si se usa un solvente mezclado tal como acetonitrilo y agua y se utiliza agua como solvente en la reacción de epoxidación, una porción del nltrllo que va a ser empleado en el

proceso de absorción puede ser recuperada a partir de la mezcla nitrilo/agua. Métodos explícitos para recuperar dicha porción del solvente nitrilo, divulgados en EP 2 14 654 A1, son el uso de un tamiz molecular o zeollta como agente de adsorción, o destilación. En la Figura 2 se describe un proceso en donde la recuperación del solvente abarca una destilación en donde, en el tope de la columna, se obtienen acetonitrilo y agua, en donde está mezcla gaseosa es sometida subsecuentemente a una etapa de oscilación de presión de donde se obtiene agua con un contenido de acetonitrilo de menos de 1% en peso, y acetonitrilo con un contenido de agua de menos de 1% en peso.

En general, es un objetivo de la presente invención proveer un método novedoso para separar acetonitrilo de agua.

Fue un objetivo adicional de la presente invención proveer una etapa de manipulación eficiente en la producción de óxido de proplleno en donde se utiliza acetonitrilo como solvente y se usa peróxido de hidrógeno como agente oxidante para la epoxidación de propeno.

Fue un objetivo adicional de la presente invención proveer un método altamente económico para la producción de óxido de proplleno en donde se utiliza acetonitrilo como solvente y se usa peróxido de hidrógeno como agente oxidante para la epoxidación de propeno.

La presente invención se relaciona con un método para separar acetonitrilo de agua, que comprende

(I) proveer una corriente S1 que contiene al menos 95% en peso, con base en el peso total de S1, acetonitrilo y agua, en donde la relación de peso de aceton¡trllo:agua es mayor de 1;

(¡I) agregar una corriente P, que comprende al menos 95% en peso de C3, con base en el peso total de la corriente P, a S1 para obtener una corriente mixta S2, siendo C3 propeno mezclado opcionalmente con propano con una relación en peso mínima de propeno:propano de 7:3;

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Reivindicaciones:

1. Un método para separar acetonitrilo de agua, que comprende

(i) proveer una corriente S1 que contiene al menos 95% en peso, con base en el peso total de S1, acetonitrilo y agua, en donde la relación en peso de acetonitrilo:agua es mayor que 1;

(¡i) agregar a una corriente P, que comprende al menos 95% en peso de C3, con base en el peso total de la corriente P, a S1 para obtener una corriente mixta S2, siendo C3 propeno mezclado opcionalmente con propano con una relación en peso mínima de propeno:propano de 7:3;

(¡ii) someter S2 a una temperatura en el rango de 5 a 9°C y a una presión de al menos 1x15 Pa (1 bar), obteniendo una primera fase líquida L1, en donde al menos 9% en peso de L1 consiste de C3, acetonitrilo y agua, y una segunda fase líquida L2 en donde al menos 9% en peso de L2 consiste de acetonitrilo y agua, y en donde la relación en peso de acetonltrllo:agua en L2 es menor de 1;

(¡v) separar L1 de L2.

2. El método de la reivindicación 1, en donde en (¡i), se agrega una corriente líquida P a una corriente líquida S1.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde S1 contiene de 6 a 85% en peso, preferiblemente de 65 a 8% en peso de acetonitrilo, y de 1 a 35% en peso, preferiblemente de 15 a 3% en peso de agua, en cada caso con base en el peso total de S1.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde en (ii), se agrega P a S1 en una cantidad tal que la relación en peso de C3:acetonltrllo en S2 está en el rango que va de.2:1 a 5:1, preferiblemente de.5:1 a 2:1.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde en (iii), S2 es sometida a una temperatura que va de 25 a 45°C, y a una presión en el rango que va de 15x15 a 25x15 Pa (15 a 5 bar), en particular de 15x15 a 25x15 Pa (15 a 25 bar).

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde se agrega al menos un agente mejorador de la separación de fases líquidas a S1 en (I) y/o a S2 (ii), preferiblemente en una cantidad de 1% en peso como máximo, con base en el peso total de S1 y/o S2.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde en (iv), L1 se separa de L2 en un decantador por gravedad, preferiblemente en un decantador por gravedad horizontal.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde al menos 95% en peso, preferiblemente al menos 98% en peso de L1 consiste de C3, acetonitrilo y agua, siendo el contenido de agua de L1 menor que 1% en peso, preferiblemente en el rango de 1 a 5% en peso, con base en el peso total de L1.

9. El método d cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde al menos 95% en peso, preferiblemente al menos 98% en peso de L2 consiste de C3, acetonitrilo y agua, siendo el contenido en C3 de L2 de 5% en peso como máximo, con base en el peso total de L2, y siendo el contenido de acetonitrilo de L2 menor de 45% en peso, preferiblemente en el rango de 1 a 35% en peso, con base en el peso total de L2.

1. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende adicionalmente someter L1 a una etapa de destilación de donde se obtiene una corriente TL1 la cual contiene al menos 9% en peso, preferiblemente al menos 95% en peso de C3, con base en el peso total de TL1.

11. El método de la reivindicación 1, en donde, a partir de dicha etapa de destilación, se obtiene una corriente adicional BL1, consistiendo al menos 95% en peso, preferiblemente al menos 98% en peso de BL1 de C3, acetonitrilo y agua, y donde el contenido de C3 de BL1 está en el rango que va de 7 a 18% en peso, preferiblemente de 1 a 15% en peso, en cada caso con base en el peso total de BL1.

12. El método de la reivindicación 1 u 11, en donde dicha etapa de destilación, se emplea una torre de destilación y en donde dicha destilación se lleva a cabo a un punto de rocío en la parte superior de dicha torre de destilación de al menos 4°C, preferiblemente en el rango que va de 4 a 8°C.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde al menos una porción de TL1 es reciclada en

(ii).

14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende adicionalmente someter L2 a una etapa de destilación de donde se obtiene una corriente TL2 la cual contiene de 75 a 95% en peso, preferiblemente de 8 a 85% en peso de acetonitrilo, con base en el peso total de TL2.

15. El método de la reivindicación 14, en donde al menos una porción de TL2 es reciclada en (ii).

16. El método de la reivindicación 14 o 15, en donde dicha etapa de destilación es un proceso de destilación a dos presiones, en donde en una primera torre de destilación, la destilación se lleva a cabo a una presión superior que es mayor que la presión superior de una segunda torre de destilación y en donde el condensador utilizado para condensar la corriente superior de la primera torre de destilación se usa simultáneamente como vaporizador de la segunda torre de destilación.

17. El método de la reivindicación 16, en donde

(aa) L2 es introducido en la primera torre de destilación desde la cual se obtiene una corriente VTL2 superior de vapor que contiene de 5 a7% en peso de acetonitrilo, con base en el peso total de la corriente superior VTL2, siendo llevada a cabo la destilación preferiblemente a una presión superior que va de 1x15 a 2x15 Pa (1 a 2

bar); y

(bb) condensar al menos parcialmente la VTL2 obtenido en (aa) e introducir la corriente condensada en la segunda torre de destilación de donde se obtiene TL2 como corriente superior, siendo llevada a cabo la destilación preferiblemente a una presión superior que va de 1x15 a 5x15 Pa (1 a 5 bar),

en donde el condensador utilizado para condensar VTL2 se usa simultáneamente como vaporizador de la segunda torre de destilación.

18. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en donde de acuerdo con (i), se provee S1 mediante un proceso que comprende

(a) hacer reaccionar propeno, mezclado opcionalmente con propano, con peróxido de hidrógeno en un aparato de reacción en la presencia de acetonitrilo como solvente, obteniéndose una corriente SO que sale del aparato de reacción, conteniendo SO acetonitrilo, agua, óxido de propileno y opcionalmente propeno sin reaccionar, oxígeno y adicionalmente de manera opcional propano;

(b) separar opcionalmente propeno, oxígeno y propano de SO para obtener una corriente que consiste esencialmente de acetonitrilo, agua y óxido de propileno;

(c) separar óxido de propileno de SO o la corriente obtenida de (b) obteniendo así la corriente S1.

19. El método de la reivindicación 18, en donde en (a), se hace reaccionar propeno con peróxido de hidrógeno en la presencia de un catalizador heterogéneo, comprendiendo dicho catalizador preferiblemente una zeolita, preferiblemente una zeolita de titanio, más preferiblemente una zeolita de titanio de la estructura tipo MWW.

2. El método de la reivindicación 18 o 19, en donde en (b), se usa una torre de destilación y en la parte superior de dicha torre de destilación, se agrega acetonitrilo, opcionalmente mezclado con agua, como agente de limpieza.

21. El método de cualquiera de las reivindicaciones 18 a 2, en donde al menos una porción de la corriente BL1 de acuerdo con la reivindicación 11 es reciclada en (a).

22. El método de cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en donde antes de (ii), S1 es sometida a una etapa de hidrogenación, siendo la corriente hidrogenada resultante sometida opcionalmente a una etapa de destilación.

23. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en donde S1 contiene adicionalmente al menos un glicol, preferiblemente en una cantidad de 1% en peso o menos, con base en el peso total de S1.

24. El método de la reivindicación 23, en donde el al menos un glicol es seleccionado del grupo consistente de propilen glicol, dipropilen glicol, tripopilen glicol y una mezcla de dos o tres de los mismos.

25. El método de la reivindicación 23 o 24, conteniendo la corriente de fondos obtenida de la primera torre de destilación de acuerdo con la reivindicación 16 o 17 al menos una porción de el al menos un glicol en donde dicha corriente de fondos, opcionalmente después de combinarse con la corriente de fondos obtenida de la segunda torre de destilación de acuerdo con la reivindicación 16 o 17, es sometida a una etapa de separación de glicol.

26. Un proceso altamente integrado para la preparación de óxido de propileno, comprendiendo el proceso

(a) hacer reaccionar propeno, opcionalmente mezclado con propano, con peróxido de hidrógeno en un aparato de reacción en la presencia de acetonitrilo como solvente, obteniéndose una corriente SO que sale de dicho aparato de reacción, conteniendo SO acetonitrilo, agua, óxido de propileno y opcionalmente propeno sin reaccionar, oxígeno y opcionalmente propano;

(b) separar opcionalmente propeno, opcionalmente junto con propano, y oxígeno de SO para obtener una corriente, consistiendo al menos el 99% en peso de la misma de acetonitrilo, agua y óxido de propileno;

(c) separar óxido de propileno de SO o la corriente obtenida de (b), obteniendo así una corriente S1 que contiene al menos 95% en peso de acetonitrilo y agua, con base en el peso total de S1, en donde la relación en peso de acetonitrilo:agua es mayor que 1;

(d) agregar una corriente P, que comprende al menos 95% en peso de C3 con base en el peso total de la corriente P, a S1 para obtener una corriente mixta S2, siendo C3 propeno mezclado opcionalmente con propano con una relación mínima en peso de propeno:propano de 7:3;

(e) someter S2 a una temperatura que va de 5 a 9°C y a una presión de al menos 1x15 Pa (1 bar), obteniendo una primera fase líquida L1, en donde al menos 9% en peso de L1 consiste de C3, acetonitrilo y agua, y una segunda fase líquida L2, donde al menos 9% en peso de L2 consiste de acetonitrilo y agua, y donde la relación en peso de acetonitrilo:agua en L2 es menor de 1;

(f) separar L1 de L2;

(g) someter L1 a una etapa de destilación de donde se obtiene una corriente TL1 la cual contiene al menos 9% en peso de C3, con base en el peso total de TL1; y de donde se obtiene una corriente adicional BL1, consistiendo al menos 95% en peso de BL1 de C3, acetonitrilo y agua, en donde el contenido en C3 de BL1 está en el rango de 7 a 18% en peso con base en el peso total de BL1;

(h) someter L2 a una etapa de destilación de donde se obtiene una corriente TL2 la cual contiene de 75 a 95% en peso, preferiblemente de 8 a 85% en peso de acetonitrilo, con base en el peso total de TL2;

en donde al menos una porción de BL1 es reciclada en (a); y/o

en donde al menos una porción de TL1 es reciclada en (d); y/o

en donde al menos una porción de TL2 es reciclada en (d).

27. El proceso de la reivindicación 26, en donde BL1 es reciclado en (a) y TL1 es reciclado en (d) y TL2 es reciclado en (d).

28. El proceso de la reivindicación 26 o 27, que comprende adicionalmente

(y) someter la corriente obtenida de (c) a una etapa de hidrogenación;

(z) someter la corriente obtenida de (y) a una etapa de destilación a la corriente S1 obtenida y someter S1 a (d).