Un proceso para la producción de un producto rico en PX, comprendiendo el proceso:

(a) separar una materia prima que contiene hidrocarburos C8 para producir una corriente rica en hidrocarburos C8; (b) separar al menos una primera porción de la corriente rica en hidrocarburos C8 para producir una primera corriente rica en PX y una primera corriente empobrecida en PX; (c) isomerizar al menos una porción de la primera corriente empobrecida en PX para producir una primera corriente isomerizada que tiene una concentración de PX mayor que la primera corriente empobrecida en PX; (d) separar una segunda porción de la corriente rica en hidrocarburos C8 y/o al menos una porción de la primera corriente isomerizada para producir una segunda corriente rica en PX y una segunda corriente empobrecida en PX; (e) isomerizar al menos una porción de la segunda corriente empobrecida en PX para producir una segunda corriente isomerizada que tiene una concentración de PX mayor que la segunda corriente empobrecida en PX; (f) recuperar al menos una porción de al menos una de la primera y segunda corrientes ricas en PX en forma de producto rico en PX; y (g) suministrar al menos una porción de al menos una de la primera corriente isomerizada, la segunda corriente isomerizada, la primera corriente rica en PX y la segunda corriente rica en PX a la separación (a).

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un proceso para la producción de para-xileno.

Antecedentes de la invención

Etilbenceno (EB), para-xileno (PX), orto-xileno (OX) y meta-xileno (MX) están a menudo presentes conjuntamente en corrientes de producto aromático C8 de plantas químicas y refinerías de petróleo. De estos compuestos C8, aunque el EB es una materia prima importante para la producción de estireno, por una serie de razones la mayoría de las materias primas de EB usadas en la producción de estireno se producen mediante la alquilación de benceno con etileno, en lugar de mediante la recuperación de una corriente aromática de C8. De los tres isómeros de xileno, el PX tiene el mayor mercado comercial y se usa principalmente para fabricar ácido tereftálico y ésteres tereftalato para uso en la producción de diversos polímeros tales como poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de propileno) y poli(tereftalato de buteno). Aunque OX y MX son útiles como disolventes y materias primas para preparar productos tales como anhídrido ftálico y ácido isoftálico, la demanda comercial de OX y MX y sus derivados es mucho menor que para PX.

El documento US 4.236.996 da a conocer un proceso en que se pone en contacto una mezcla de xilenos y etilbenceno con un catalizador de zeolita tal como ZSM-5 que se ha vaporizado a alta temperatura. El documento US 2.775.628 da a conocer un proceso para la producción de para-xileno que comprende poner en contacto un isómero de para-xileno con un catalizador de sílice-alúmina para producir un producto que se destila y entonces se cristaliza para separar el para-xileno. El documento US 4.211.886 da a conocer un proceso para la producción de benceno, tolueno y xileno a partir de nafta aromática en un proceso que combina isomerización y desalquilación/transalquilación. El documento US 4.188.282 da a conocer un proceso para la producción de benceno, tolueno y xileno a partir de mezclas de compuestos aromáticos alquílicos C8+ usando un catalizador tal como ZSM-5. El documento DE 1910037 da a conocer un método de separación de una mezcla de isómeros aromáticos C8 mediante destilación para producir corrientes que incluyen una corriente de meta- y para-xileno de la que se extrae entonces por arrastre el para-xileno y se somete a isomerización.

Dada la mayor demanda de PX en comparación con los demás isómeros, existe un interés comercial significativo por maximizar la producción de PX a partir de cualquier fuente dada de materiales aromáticos C8. Sin embargo, hay dos retos técnicos importantes para conseguir este objetivo de maximizar el rendimiento de PX. En primer lugar, los cuatro compuestos aromáticos C8, particularmente los tres isómeros de xileno, están habitualmente presentes a concentraciones dictadas por la termodinámica de la producción de la corriente de compuestos aromáticos C8 en una planta o refinería particular. Como resultado, la producción de PX está limitada, como máximo, a la cantidad presente originalmente en la corriente de compuestos aromáticos C8 a menos que se usen etapas de procesamiento adicionales para aumentar la cantidad de PX y/o mejorar la eficacia de recuperación de PX. En segundo lugar, los compuestos aromáticos C8 son difíciles de separar debido a sus estructuras químicas y propiedades físicas similares y pesos moleculares idénticos.

Son conocidos una variedad de métodos para aumentar la concentración de PX en una corriente de compuestos aromáticos C8. Estos métodos implican normalmente el reciclado de la corriente entre una etapa de separación, en que se recupera al menos parte del PX para producir una corriente empobrecida en PX, y una etapa de isomerización de xileno, en que se devuelve el contenido de PX de la corriente empobrecida en PX a la concentración de equilibrio, típicamente por contacto con un catalizador de tamiz molecular. Sin embargo, la utilidad comercial de estos métodos depende de la eficacia, rentabilidad y rapidez de la etapa de separación lo que, como se debate anteriormente, está complicado por la similitud química y física de los diferentes isómeros de C8.

La destilación fraccionada es un método usado comúnmente para separar diferentes componentes de una mezcla química. Sin embargo, es difícil usar tecnologías de destilación fraccionada convencionales para separar EB y los diferentes isómeros de xileno debido a que los puntos de ebullición de los cuatro compuestos aromáticos C8 entran dentro de un intervalo muy estrecho de 8ºC, a saber de aproximadamente 136 a aproximadamente 144ºC (véase la Tabla 1 siguiente). En particular, los puntos de ebullición de PX y EB están separados aproximadamente 2ºC, mientras que los puntos de ebullición de PX y MX están separados solo aproximadamente 1ºC. Como resultado, se requeriría un gran equipo, un consumo de energía significativo y/o reciclados sustanciales para que la destilación fraccionada proporcionara una separación eficaz de los compuestos aromáticos C8.

Tabla I

La cristalización fraccionada es un método alternativo de separación de componentes de una mezcla y aprovecha las diferencias entre los puntos de congelación y las solubilidades de los componentes a diferentes temperaturas. 5 Debido a su punto de congelación relativamente alto, el PX puede separarse en forma sólida de una corriente de compuestos aromáticos C8 mediante cristalización fraccionada, mientras que los demás componentes se recuperan en un filtrado empobrecido en PX. Puede obtenerse un PX de alta pureza, una propiedad clave necesaria para una conversión satisfactoria de PX en ácido tereftálico y ésteres tereftalato, mediante este tipo de cristalización fraccionada. La patente de EE.UU. nº 4.120.911 proporciona una descripción de este método. Los procesos y aparatos de cristalización fraccionada disponibles comercialmente incluyen el proceso de cristalización por Isofining, el proceso de cristalización continua a contracorriente, el cristalizador directo con CO2 y los cristalizadores de tambor rayado. Debido al alto consumo de servicios básicos y a la formación de un eutéctico entre PX y MX, habitualmente es más ventajoso usar una alimentación con una concentración inicial de PX lo mayor posible cuando se usa cristalización fraccionada para recuperar PX. Un método de separación de xileno alternativo usa tamices moleculares, tales como zeolitas, para adsorber selectivamente el para-xileno de la corriente de alimentación de compuestos aromáticos C8 para formar un efluente empobrecido en PX. El PX adsorbido puede desorberse entonces de diversos modos tales como calentando, reduciendo la presión parcial de PX o por extracción por arrastre. (Véanse en general las patentes de EE.UU. nº 3.706.812, 3.732.325 y 4.886.929). Dos procesos comercialmente disponibles usados en muchas plantas químicas o refinerías son los procesos PAREX™ y ELUXYL™. Ambos procesos usan tamices moleculares para adsorber PX. En dichos procesos de adsorción basados en tamices moleculares, puede recuperarse del PX presente en una alimentación particular una mayor cantidad de PX, típicamente más de un 90%, en comparación con la de un proceso de cristalización fraccionada, típicamente menos de un 65%.

Para muchos de estos procesos de separación de PX, cuanto mayor es la concentración original de PX en la corriente de alimentación, más sencilla, eficaz y económica se vuelve la práctica de la separación de PX. Por lo tanto, hay fuertes incentivos económicos y técnicos para aumentar la concentración de PX en una corriente de alimentación hidrocarbonada que comprende los compuestos aromáticos C8 antes de enviar la corriente de alimentación a una unidad de recuperación de PX.

Por lo tanto, hay una necesidad de un proceso mejorado para aumentar la concentración de PX en corrientes de compuestos aromáticos C8 antes de enviar las corrientes a unidades de recuperación de PX. Esta alta concentración de PX permitiría también una mejor utilización y/o la eliminación de cuellos de botella del equipo de separación de PX existente, tal como una unidad PAREX™, una unidad ELUXYL™ o un cristalizador fraccionado.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

En un aspecto, la presente solicitud describe un proceso para la producción de un producto rico en PX, 35 comprendiendo el proceso:

(a) separar una materia prima que contiene hidrocarburos C8 para producir una corriente rica en hidrocarburos C8;

(b) separar al... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la producción de un producto rico en PX, comprendiendo el proceso:

(a) separar una materia prima que contiene hidrocarburos C8 para producir una corriente rica en hidrocarburos C8;

(b) separar al menos una primera porción de la corriente rica en hidrocarburos C8 para producir una primera corriente rica en PX y una primera corriente empobrecida en PX;

(c) isomerizar al menos una porción de la primera corriente empobrecida en PX para producir una primera corriente isomerizada que tiene una concentración de PX mayor que la primera corriente empobrecida en PX;

(d) separar una segunda porción de la corriente rica en hidrocarburos C8 y/o al menos una porción de la primera corriente isomerizada para producir una segunda corriente rica en PX y una segunda corriente empobrecida en PX;

(e) isomerizar al menos una porción de la segunda corriente empobrecida en PX para producir una segunda corriente isomerizada que tiene una concentración de PX mayor que la segunda corriente empobrecida en PX;

(f) recuperar al menos una porción de al menos una de la primera y segunda corrientes ricas en PX en forma de producto rico en PX; y

(g) suministrar al menos una porción de al menos una de la primera corriente isomerizada, la segunda corriente isomerizada, la primera corriente rica en PX y la segunda corriente rica en PX a la separación (a).

2. Un proceso según la reivindicación 1, que es un proceso para la producción de una corriente rica en PX que comprende las etapas de:

(a) separar una materia prima que contiene hidrocarburos C8 para producir una corriente rica en hidrocarburos C8;

(b) separar al menos una porción de dicha corriente rica en hidrocarburos C8 para producir dicha corriente rica en PX y una primera corriente;

(c) isomerizar al menos una porción de dicha primera corriente para producir una segunda corriente que tiene una concentración de PX mayor que dicha primera corriente;

(d) separar al menos una porción de dicha segunda corriente para producir una tercera corriente y una cuarta corriente, teniendo dicha tercera corriente una concentración de PX mayor que dicha segunda corriente y teniendo dicha cuarta corriente una concentración de PX menor que dicha segunda corriente;

(e) isomerizar al menos una porción de dicha cuarta corriente en otra etapa de isomerización separada de dicha etapa de isomerización (c), produciendo una quinta corriente que tiene una concentración de PX mayor que dicha cuarta corriente; y

(f) proporcionar al menos una porción de dicha tercera corriente y/o al menos una porción de dicha quinta corriente a dicha etapa de separación (a).

3. El proceso de la reivindicación 2, que comprende adicionalmente reciclar al menos una porción de dicha quinta corriente y/o al menos una porción de dicha tercera corriente a la etapa (d).

4. El proceso de la reivindicación 2 o 3, que comprende adicionalmente reciclar al menos una porción de dicha cuarta corriente a la etapa (c).

5. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende adicionalmente fraccionar dicha segunda corriente para producir una primera porción rica en hidrocarburos C7-y una segunda porción rica en hidrocarburos C8+, estando suministrada dicha segunda porción a dicha separación (d).

6. Un proceso según la reivindicación 1, que es un proceso para la producción de una corriente rica en PX que comprende las etapas de:

(a) separar una materia prima que contiene hidrocarburos C8 para producir una corriente rica en hidrocarburos C8;

(b) separar al menos una porción de dicha corriente rica en hidrocarburos C8 para producir una primera corriente y una segunda corriente, teniendo dicha primera corriente una concentración de PX mayor que dicha corriente rica en hidrocarburos C8 y teniendo dicha segunda corriente una concentración de PX menor que dicha corriente rica en hidrocarburos C8;

(c) isomerizar al menos una porción de dicha segunda corriente para producir una tercera corriente que tiene una concentración de PX mayor que dicha segunda corriente;

(d) separar al menos una porción de dicha primera corriente y/o al menos una porción de dicha tercera corriente para producir dicha corriente rica en PX y una cuarta corriente;

(e) isomerizar al menos una porción de dicha cuarta corriente para producir una quinta corriente que tiene una concentración de PX mayor que dicha cuarta corriente; y

(f) proporcionar al menos una porción de dicha quinta corriente a dicha etapa de separación (a).

7. El proceso de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente reciclar al menos una porción de dicha segunda corriente a la etapa (e).

8. El proceso de la reivindicación 6 o 7, que comprende adicionalmente reciclar al menos una porción de dicha primera corriente y/o al menos una porción de dicha tercera corriente a la etapa (b).

9. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende adicionalmente reciclar al menos una porción de dicha tercera corriente a la etapa (a).

10. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que comprende adicionalmente fraccionar dicha quinta corriente para producir una primera porción rica en hidrocarburos C7- y una segunda porción rica en hidrocarburos C8+, estando suministrada dicha segunda porción a dicha separación (a).

11. Un proceso para la producción de un producto rico en PX, comprendiendo el proceso:

(a) separar una materia prima que contiene hidrocarburos C8 para producir una corriente rica en hidrocarburos C8;

(b) separar una primera porción de la corriente rica en hidrocarburos C8 para producir una primera corriente rica en PX y una primera corriente;

(c) isomerizar al menos una porción de la primera corriente para producir una segunda corriente que tiene una concentración de PX mayor que la primera corriente;

(d) separar una segunda porción de la corriente rica en hidrocarburos C8 para producir una segunda corriente rica en PX y una tercera corriente;

(e) isomerizar al menos una porción de la tercera corriente para producir una cuarta corriente que tiene una concentración de PX mayor que la tercera corriente;

(f) recuperar al menos una porción de al menos una de la primera y segunda corrientes ricas en PX como producto rico en PX; y

(g) proporcionar al menos una porción de la segunda corriente y/o al menos una porción de la cuarta corriente a la etapa de separación (a).

12. El proceso de cualquier reivindicación precedente, en el que la materia prima contiene al menos hidrocarburos C8+ y la separación (a) produce una corriente rica en hidrocarburos C8 y una corriente rica en hidrocarburos C9+.

13. El proceso de cualquier reivindicación precedente, en el que la o cada corriente rica en PX comprende al menos un 50% en peso de PX, preferiblemente al menos un 90% en peso de PX.

14. El proceso de cualquier reivindicación precedente, en el que dicha separación (a) comprende la destilación de dicha materia prima.

15. El proceso de cualquier reivindicación precedente, en el que dicha separación (b) comprende al menos una de adsorción selectiva, cristalización selectiva, extracción selectiva y separación por membrana selectiva.