Proceso de oxidación para la producción de ácido acético y etileno.

Un proceso para la oxidación de etano para producir etileno y ácido acético y/o para la oxidación de etileno para producir ácido acético,

cuyo proceso comprende cargar a una zona de reacción de oxidación dicho etano y/o etileno, un gas que contiene oxígeno molecular, monóxido de carbono, y opcionalmente agua, en la presencia de un catalizador activo para la oxidación del etano a etileno y ácido acético y/o activo para la oxidación del etileno a ácido acético, para producir una primera corriente de producto que comprende etileno y ácido acético, caracterizado porque dicho monóxido de carbono se mantiene a entre 1 % y 20 % por volumen de la carga total a la zona de reacción de oxidación.

Proceso de oxidación para la producción de ácido acético y etileno La presente invención se relaciona con un proceso para la oxidación de etano y/o etileno para producir etileno y/o ácido acético. La presente invención también se relaciona con procesos integrados en los que se utilizan etileno y ácido acético como reactivos para la producción de acetato de vinilo o acetato de etilo.

Se conoce la fase de oxidación del gas catalítico de etano a etileno y ácido acético. En 1978, Union Carbide Corporation publicó un informe en the Journal of Catalysis que describe el proceso de lecho fijo para la oxidación de etano a etileno. Adicionalmente, diversas patentes Estadounidenses (4, 250, 346, 4, 524, 236, 4, 568, 790, 4, 899, 003 y 4, 596, 787) describen la baja temperatura de oxideshidrogenación de etano a etileno. La US 4, 899, 003 describe un proceso para la oxideshidrogenación de etano en el que la corriente de producto comprende etileno, ácido acético, óxidos de carbono y etano que no reacciona. El CO y CO2 se retiran antes de reciclaje del etano que no reacciona. Se puede retirar monóxido de carbono, por ejemplo, mediante oxidación con dióxido de carbono y adsorción posterior.

La EP-A-0546677 describe un proceso para la oxidación de etano a ácido acético en un reactor de lecho fluidizado. En el proceso descrito en la EP-A-0546677 la mayor parte del efluente de reactor se recicla en el reactor con el fin de mantener una alta concentración de óxidos de carbono como diluyentes del reactor. (Estos diluyentes ayudan a controlar la temperatura.) Sin embargo, se toma una corriente de purga del efluente de reactor para evitar una construcción continua de óxidos de carbono en el reactor, en el ejemplo de la EP-A-0546677 la carga del reactor contiene 25 % de CO y sobre 40 % de CO2. Una desventaja de concentraciones altas en CO y CO2 en la carga es que existe una reducción en las presiones parciales de etano y etileno, que puede reducir el índice de reacción de oxidación.

La WO 01/90042 y WO 01/90043 describen un proceso integrado para la producción de acetato de vinilo, la primera etapa es la oxidación de etano a ácido acético y etileno, con conversión posterior del ácido acético y etileno a acetato de vinilo. Se puede producir monóxido de carbono como un subproducto en la etapa de conversión a acetato de vinilo. El CO se puede reciclar en el reactor de oxidación, sin embargo, la concentración de monóxido de carbono en la carga reciclada es relativamente baja. Específicamente, la WO 01/90042 y WO 01/90043 describen que usualmente se forman bajas cantidades de monóxido de carbono (<100ppm) en las etapas de producción de ácido acético y etileno, y que si se produce monóxido de carbono en cantidades mayores (hasta 5%) , luego se puede requerir una etapa de retiro de CO. La WO 01/90042 y WO 01/90043 no describen ninguno de los beneficios de mantener una cantidad de CO en la carga al reactor.

La EP-A-0 877 727 describe un proceso integrado para la producción de ácido acético y/o acetato de vinilo en cualesquier proporciones pre-determinadas y variables de una materia prima gaseosa que comprende etileno y/o etano. El proceso integrado comprende una primera etapa en donde etileno y/o etano se oxida catalíticamente en una primera zona de reacción para producir una primera corriente de producto que comprende ácido acético, agua y etileno y opcionalmente etano, monóxido de carbono y/o dióxido de carbono. El ácido acético y etileno producido en esta primera zona de reacción luego se pone en contacto en una segunda zona de reacción con un gas que contiene oxígeno molecular en la presencia de un catalizador para producir una segunda corriente de producto que comprende acetato de vinilo, agua, ácido acético y opcionalmente etileno.

La US b156928 se relaciona con un catalizador, un método para elaborar el mismo y procesos catalíticos para utilizarlo, más específicamente a deshidrogenación selectiva a baja temperatura de etano (o mezcla de etano y etileno) a ácido acético.

La US 6143921 se relaciona con métodos para la producción catalítica de monómero de acetato de vinilo de etano, etileno o una mezcla de etano/etileno utilizando un primer catalizador que contiene MoVNbPd, MoVLaPdNbX (en donde X es A1 Ga Ge o Si) o MoVNbX (en donde X es P, B, Hf, Te, As o mezclas de los mismos) en la primera etapa de oxidación y utilizando un catalizador convencional VAM para la segunda etapa. El método produce mayores producciones de ácido acético y acetato de vinilo sin la coproducción de monóxido de carbono.

La EP 1201631 se relaciona con un proceso para la oxidación de alqueno C2 a C4 para producir el alqueno y ácido carboxílico correspondiente cuyo proceso comprende poner en contacto en una zona de reacción de oxidación, dicho alcano, gas que contiene oxígeno molecular y opcionalmente, por lo menos uno de los alcanos correspondientes y agua, en la presencia de por lo menos dos catalizadores cada uno activo, con diferentes selectividades, para la oxidación del alcano al alqueno correspondiente y ácido carboxílico para producir una corriente de producto que comprende dicho alqueno, ácido carboxílico y agua.

La REP 1201630 se relaciona con un proceso para la oxidación de un alcano C2 a C4 para producir el alqueno correspondiente y ácido carboxílico cuyo proceso comprende poner en contacto en una zona de reacción de oxidación, dicho alcano y opcionalmente agua, en la presencia de por lo menos un catalizador activo para la oxidación del alcano al alqueno correspondiente y ácido carboxílico, para producir una corriente de producto que comprende alqueno, ácido carboxílico y agua.

US 6180821 y US 6040474 se relaciona con procesos integrados para la producción de ácido acético y/o acetato de vinilo que comprende la etapa de poner en contacto en una primera zona de reacción una materia prima gaseosa que comprende etileno y/o etano y opcionalmente vapor con un gas que contiene oxígeno molecular en la presencia de un catalizador activo para la oxidación de etileno a ácido acético y/o etano a ácido acético y/o etano a ácido acético y etileno para producir una primera corriente de producto gaseoso que comprende ácido acético, agua y etileno, como etileno que no reacciona y/o como etileno coproducido, y opcionalmente también etano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/o nitrógeno.

La US 6670504 se relaciona con un método para producir ácido acético de etano y oxígeno en un catalizador de lecho fijo, caracterizado porque se utiliza una cascada de reactor con una carga de oxígeno entre los niveles de reactor.

Ahora se ha encontrado que la oxidación de etano para producir etileno y ácido acético y/o la oxidación de etileno para producir ácido acético, se puede operar ventajosamente al mantener la cantidad de monóxido de carbono en la carga dentro de un rango definido.

De acuerdo con lo anterior, en un primer aspecto, la presente invención proporciona un proceso para la oxidación de etano para producir etileno y ácido acético y/o para la oxidación de etileno para producir ácido acético, cuyo proceso comprende cargar a una zona de reacción de oxidación dicho etano y/o etileno, un gas que contiene oxígeno molecular, monóxido de carbono, y opcionalmente agua, en la presencia de un catalizador activo para la oxidación del etano a etileno y ácido acético y/o activo para la oxidación del etileno al ácido acético correspondiente, para producir una primera corriente de producto que comprende etileno y ácido acético, caracterizado porque dicho monóxido de carbono se mantiene a entre 1 % y 20 % por volumen de la carga total a la zona de reacción de oxidación.

En un segundo aspecto la presente invención se relaciona con un proceso integrado para la producción de acetato de vinilo. De acuerdo con lo anterior, la presente invención también proporciona un proceso integrado para la producción de acetato de vinilo de etano y/o etileno, cuyo proceso comprende:

(a) cargar a una zona de reacción de oxidación dicho etano y/o etileno, un gas que contiene oxígeno molecular, monóxido de carbono, y opcionalmente agua, en la presencia de un catalizador activo para la oxidación de etano a un etileno y ácido acético correspondiente y/o activo para la oxidación de etileno a ácido acético, para producir una primera corriente de producto que comprende etileno y ácido acético, y en donde el monóxido de carbono se mantiene a entre 1 % y 20 % por volumen de la carga total a la zona de reacción de oxidación, y

(b) poner en contacto en una segunda zona... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la oxidación de etano para producir etileno y ácido acético y/o para la oxidación de etileno para producir ácido acético, cuyo proceso comprende cargar a una zona de reacción de oxidación dicho etano y/o etileno, un gas que contiene oxígeno molecular, monóxido de carbono, y opcionalmente agua, en la presencia de un catalizador activo para la oxidación del etano a etileno y ácido acético y/o activo para la oxidación del etileno a ácido acético, para producir una primera corriente de producto que comprende etileno y ácido acético, caracterizado porque dicho monóxido de carbono se mantiene a entre 1 % y 20 % por volumen de la carga total a la zona de reacción de oxidación.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente poner en contacto en una segunda zona de reacción por lo menos una porción de dicho etileno y por lo menos una porción de dicho ácido acético obtenido de la zona de reacción de oxidación, y un gas que contiene oxígeno molecular, en la presencia de por lo menos un catalizador activo para la producción de acetato de vinilo para producir una segunda corriente de producto que comprende acetato de vinilo.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente poner en contacto en una segunda zona de reacción por lo menos una porción de dicho etileno, por lo menos una porción de dicho ácido acético obtenido de la zona de reacción de oxidación y, opcionalmente, agua, en la presencia de por lo menos un catalizador activo para la producción de acetato de etilo para producir una segunda corriente de producto que comprende acetato de etilo.

4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el monóxido de carbono se carga a la zona de reacción de oxidación como un gas fresco y/o como un gas de reciclaje.

5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la primera corriente de producto comprende monóxido de carbono.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5 en donde por lo menos 90 % del monóxido de carbono presente en la primera corriente de producto se recicla a la zona de reacción de oxidación.

7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 y reivindicaciones 4 a 6 en donde la segunda corriente de producto comprende monóxido de carbono.

8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 7 en donde el monóxido de carbono se separa de la segunda corriente de producto y se recicla a la zona de reacción de oxidación.

9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la cantidad de monóxido de carbono en la carga (como gas fresco y/o de reciclaje) se mantiene por encima de 2.5 % por volumen de la carga total.

10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9 en donde la cantidad de monóxido de carbono se mantiene por encima de 5 % por volumen de la carga total.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9 en donde la cantidad de monóxido de carbono se mantiene en el rango por encima de 5 % por volumen a 20 % por volumen de la carga total.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9 en donde la cantidad de monóxido de carbono se mantiene en el rango por encima de 5 % por volumen a 15 % por volumen de la carga total.

13. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la cantidad de monóxido de carbono en la carga (como gas fresco y/o de reciclaje) se mantiene por debajo de 15 % por volumen de la carga total.

14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 13 en donde la cantidad de monóxido de carbono se mantiene en el rango por encima de 5 % por volumen a por debajo de 15 % por volumen de la carga total.

15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 13 en donde la cantidad de monóxido de carbono se mantiene en el rango por encima de 5 % por volumen a 10 % por volumen de la carga total.

16. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde etano y etileno se cargan a la zona de reacción de oxidación.

17. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde cada uno de etano y etileno se carga a la zona de reacción de oxidación como componente de carga fresco y/o como componente de carga de reciclaje.

18. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la concentración de etano (como componente de carga fresco y de reciclaje) es de 0 a 90 mol % de la carga total a la zona de reacción de oxidación.

19. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la concentración de etileno (como componente de carga fresco y de reciclaje) es de 0 a 50 mol % de la carga total a la zona de reacción de oxidación.

20. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que se carga agua a la zona de oxidación como componente de carga fresco y/o de reciclaje en una concentración en el rango mayor de 0 a 50 mol % de la carga total.

21. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la relación mol de etileno a ácido acético en la primera corriente de producto es 1 : 1.

22. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 21 en donde se carga etileno adicional y/o ácido acético adicional a la segunda zona de reacción.

23. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 4 a 22 en donde la concentración de etileno cargada a la zona de reacción de oxidación es menor de 20 mol % de la carga total y/o la concentración de etileno cargada a la segunda zona de reacción es mayor de 50 mol % de la carga total.

24. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 4 a 23 en donde la concentración de etileno cargada a la segunda zona de reacción es por lo menos 60 mol % de la carga total.

25. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 4 a 24 en donde la segunda zona de reacción es un reactor de lecho fijo o de lecho fluidizado.

26. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3 en donde agua se carga a la segunda zona de reacción en una cantidad en el rango de 1 a 10 mol % de la carga total.

27. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la reacción de oxidación se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 100 a 400º C.

28. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la cantidad total de impurezas inertes presentes en la carga de etileno y/o etano al reactor de oxidación está en el rango de 0 a 3 vol%.

29. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la cantidad total de impurezas reactivas presentes en la carga de etileno y/o etano al reactor de oxidación está en el rango de 0 a 10 vol%.