PROCESO PARA LA RECUPERACIÓN DE LA ENERGÍA EN PROCESOS PARA LA PREPARACIÓN DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS AROMÁTICOS.

Proceso para la recuperación de la energía en procesos para la preparación de ácidos carboxílicos aromáticos Campo de invención Esta invención se refiere a un procedimiento para la producción de una corriente rica en ácidos carboxílicos aromáticos mediante una oxidación exotérmica en fase líquida de una alimentación aromática. Más particularmente, esta invención se refiere a la recuperación eficiente de energía de la exotermia producida mediante la oxidación en fase líquida de una alimentación aromática. Antecedentes de la invención Los ácidos carboxílicos aromáticos, como el ácido tereftálico, ácido isoftálico, y ácido naftalendicarboxílico son compuestos químicos útiles y materiales en bruto en la producción de poliésteres. En el caso del ácido tereftálico, una sola planta de fabricación puede producir más de 100.000 toneladas métricas al año como alimentación para una planta de polietilentereftalato (PET). El ácido tereftálico (TPA) se puede producir con la oxidación exotérmica a alta presión de una alimentación aromática adecuada tal como para-xileno. Normalmente, estas oxidaciones se llevan a cabo en fase líquida usando aire o fuentes alternativas de oxígeno molecular en presencia de un catalizador metálico o un compuesto(s) promotor(es). Son muy conocidos en la materia los procedimientos para la oxidación del para-xileno y otros compuestos aromáticos como el m-xileno y dimetilnaftaleno. Estas reacciones de oxidación normalmente producirán gases de reacción que, en general, comprenden productos de la reacción de oxidación como monóxido de carbono, dióxido de carbono, y bromuro de metilo. Además, si se usa aire como fuente de oxígeno, los gases de reacción también pueden contener nitrógeno y oxígeno en exceso. La mayoría de procesos para la producción de TPA también emplean un ácido carboxílico de bajo peso molecular, como ácido acético, como parte del disolvente de reacción. Además, en el disolvente de oxidación también hay presente algo de agua, así como la que se forma como subproducto de la oxidación. Las oxidaciones de ese tipo normalmente son enormemente exotérmicas, y a pesar de que hay muchas formas de controlar la temperatura de estas reacciones, un procedimiento habitual y conveniente es retirar el calor dejando que una parte del disolvente se evapore durante la reacción. La combinación de los gases de reacción y el disolvente evaporado se denomina mezcla gaseosa. La mezcla gaseosa contiene una cantidad considerable de energía. Debido a que se forma agua como subproducto de la oxidación, al menos una parte de la mezcla gaseosa, bien en forma de vapor o como condensado, se dirige normalmente a un dispositivo de separación, habitualmente una columna de destilación, para separar el agua del disolvente principal (por ejemplo, ácido acético) de manera que no se permite que se incremente la concentración de agua en el reactor. El documento EP-A-0 962 442 describe un proceso para la producción de un ácido carboxílico aromático mediante la utilización de una columna de destilación para separar el disolvente de reacción evaporado, que comprende una etapa de condensación en la que el disolvente desprovisto de gas liberado se enfría en un condensador que genera vapor, una etapa de quemado en la que el gas que sale del condensador se quema en una cámara de quemado, y una etapa de recuperación de la energía en la que se recupera la energía procedente del contenido térmico del vapor generado en el condensador y del gas de combustión formado en una cámara de quemado. El documento WO 96/11899 A describe un proceso para la preparación de ácidos carboxílicos aromáticos mediante la reacción de oxidación exotérmica en fase líquida de una alimentación aromática, que comprende la recuperación de la energía térmica mediante el uso de una columna de destilación para la extracción del disolvente ácido carboxílico y el uso de un expansor para la recuperación de la energía procedente del gas liberado a alta presión. El documento WO 02/06201 A describe un proceso para la producción de un ácido carboxílico aromático en el que el calor de reacción se extrae de la reacción por intercambio de calor con agua como fluido receptor del calor. Resumen de la invención Un objetivo de esta invención es proporcionar un procedimiento para la recuperación eficaz y económica de la energía generada como resultado de una reacción de oxidación altamente exotérmica que produce un ácido carboxílico aromático. Otro objetivo de esta invención es proporcionar la recuperación de energía mientras simultáneamente se lleva a cabo una separación química entre un disolvente ácido carboxílico de bajo peso molecular y el agua. En una forma de realización de esta invención, se proporciona un proceso para la recuperación de la energía térmica procedente de una corriente de gas liberado, que comprende las siguientes etapas: 2   a) la oxidación de una alimentación aromática con una mezcla de reacción en fase líquida en una zona de reacción para formar una corriente de ácido carboxílico aromático y una mezcla gaseosa; b) la extracción en una zona de separación de una parte sustancial de un disolvente procedente de dicha mezcla gaseosa para formar dicha corriente de gas liberado y una corriente rica en disolvente; y c) opcionalmente, la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una primera zona de recuperación de calor para producir un vapor a baja presión; d) la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una segunda zona de recuperación de calor usando un fluido de trabajo en un ciclo energético; donde dicho fluido de trabajo es un compuesto o mezcla de compuestos que tiene un punto de ebullición normal entre -100°C y 90°C; e) opcionalmente, la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una tercera zona de recuperación de calor. En otra forma de realización de esta invención se proporciona un proceso para la recuperación de la energía térmica procedente de una corriente de gas liberado. El proceso comprende las siguientes etapas en el orden mencionado: a) la oxidación de una alimentación aromática con una mezcla de reacción en fase líquida en una zona de reacción para formar una corriente de ácido carboxílico aromático y una mezcla gaseosa; b) la extracción en una zona de separación de una parte sustancial de disolvente procedente de la mezcla gaseosa para formar una corriente de gas liberado y una corriente rica en disolvente; y c) la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de la corriente de gas liberado en una primera zona de recuperación de calor para producir un vapor a baja presión; d) la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de la corriente de gas liberado en una segunda zona de recuperación de calor usando un fluido de trabajo en un ciclo energético; donde dicho fluido de trabajo es un compuesto o mezcla de compuestos que tiene un punto de ebullición normal entre -100°C y 90°C; y e) la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de la corriente de gas liberado en una tercera zona de recuperación de calor. Breve descripción de los dibujos La Figura 1 ilustra diferentes formas de realización de la invención en las que se proporciona un proceso para producir energía térmica a partir de una corriente de gas liberado. La Figura 2 ilustra diferentes formas de realización de la invención en las que se proporciona un proceso para producir energía térmica a partir de una corriente de gas liberado mediante el uso de al menos un dispositivo. La Figura 3 muestra una "curva de condensación" típica que describe la carga de calor de un condensador o condensador parcial en función de la temperatura. La Figura 4 muestra un ejemplo de un sistema de recuperación de la energía. Descripción detallada de la invención En la primera forma de realización de esta invención, en la Figura 1 se proporciona un proceso para la recuperación de la energía térmica procedente de una corriente de gas liberado 145. El proceso comprende las siguientes etapas. La Etapa (a) comprende la oxidación de una alimentación aromática 105 con una mezcla de reacción en fase líquida 110 en una zona de reacción 115 para formar una corriente rica en ácidos carboxílicos aromáticos 120 y una mezcla gaseosa 125. La mezcla de reacción en fase líquida 110 comprende agua, un disolvente, un catalizador de oxidación metálico y una fuente de oxígeno molecular. La zona de reacción 115 comprende al menos un reactor de oxidación. La oxidación se completa en las condiciones de reacción que producen la corriente rica en ácidos carboxílicos aromáticos 120 y la... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la recuperación de energía térmica procedente de una corriente de gas liberado en el que dicho proceso comprende las siguientes etapas: a) la oxidación de una alimentación aromática con una mezcla de reacción en fase líquida en una zona de reacción para formar una corriente de ácido carboxílico aromático y una mezcla gaseosa; b) la extracción en una zona de separación de una parte sustancial de un disolvente procedente de dicha mezcla gaseosa para formar dicha corriente de gas liberado y una corriente rica en disolvente; y c) opcionalmente, la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una primera zona de recuperación de calor para producir un vapor a baja presión; d) la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una segunda zona de recuperación de calor usando un fluido de trabajo en un ciclo energético; donde dicho fluido de trabajo es un compuesto o mezcla de compuestos que tiene un punto de ebullición normal entre -100°C y 90°C; e) opcionalmente, la recuperación de energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una tercera zona de recuperación de calor. 2. Un proceso según la reivindicación 1, dicho proceso que comprende las siguientes etapas en el orden mencionado: a) la oxidación de una alimentación aromática con una mezcla de reacción en fase líquida en una zona de reacción para formar una corriente de ácido carboxílico aromático y una mezcla gaseosa; b) la extracción en una zona de separación de una parte sustancial de un disolvente procedente de dicha mezcla gaseosa para formar dicha corriente de gas liberado y una corriente rica en disolvente; y c) la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una primera zona de recuperación de calor para producir un vapor a baja presión; d) la recuperación de la energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una segunda zona de recuperación de calor usando un fluido de trabajo en un ciclo energético; en el que dicho fluido de trabajo es un compuesto o mezcla de compuestos que tiene un punto de ebullición normal entre -100°C y 90°C; y e) la recuperación de energía térmica procedente de una parte de dicha corriente de gas liberado en una tercera zona de recuperación de calor. 3. Un proceso según las reivindicaciones 1 ó 2 en el que dicha primera zona de recuperación de calor comprende un dispositivo de recuperación de calor que funciona a una temperatura de 100°C a 160°C. 4. Un proceso según la reivindicación 3 en el que dicha segunda zona de recuperación de calor comprende un dispositivo de recuperación de calor que funciona a una temperatura entre 80°C y 120°C. 5. Un proceso según la reivindicación 4 en el que dicha tercera zona de recuperación de calor comprende un dispositivo de recuperación de calor que funciona a una temperatura entre 20°C y 100°C. 6. Un proceso según la reivindicación 5 en el que dicha primera zona de recuperación de calor comprende un condensador parcial. 7. Un proceso según la reivindicación 6 en el que dicha segunda zona de recuperación de calor comprende un dispositivo de recuperación de calor seleccionado del grupo constituido por un condensador y un condensador parcial. 8. Un proceso según la reivindicación 7 en el que dicha tercera zona de recuperación de calor comprende un dispositivo de recuperación de calor seleccionado del grupo constituido por un refrigerador por agua y un refrigerador por aire. 9. Un proceso según las reivindicaciones 1 ó 2 en el que dicho ciclo energético es un ciclo de la ranquina orgánica o un ciclo de la kalina. 9     11   12