Proceso discontinuo y sistema para la producción de olefinas.

Un proceso para producir una α-olefina, que comprende:

- obtener una corriente de alimentación que comprende una olefina interna que tiene un primer número deátomos de carbono y una α

-olefina que tiene un primer número de átomos de carbono,

- isomerizar la corriente de alimentación en un primer reactor de isomerización para incrementar la cantidadde la α-olefina que tiene el primer número de átomos de carbono, formando un primer efluente deisomerización,

- fraccionar el primer efluente de isomerización en una primera torre de fraccionamiento para obtener unacorriente de de cola que comprende la olefina interna que tiene el primer número de átomos de carbono yuna corriente de cabeza que comprende la α-olefina que tiene el primer número de átomos de carbono,

- someter la corriente de cabeza a metátesis catalítica en un reactor de metátesis bajo condiciones y enpresencia de un primer catalizador de metátesis para producir un efluente mixto de olefinas que comprendeuna olefina interna que tiene un segundo número de átomos de carbono y otros hidrocarburos,

- fraccionar el efluente mixto de olefinas en una segunda torre de fraccionamiento para separar por lo menosuna porción de los otros hidrocarburos y obtener un intermedio de olefina interna,

- preparar el primer reactor de isomerización para recibir el intermedio de olefina interna,

- isomerizar el intermedio de olefina interna en el primer reactor preparado de isomerización para formar unsegundo efluente de isomerización que comprende una cantidad incrementada de α-olefinas que tienen elsegundo número de átomos de carbono,

- preparar la primera torre de fraccionamiento para recibir el segundo efluente de isomerización, y

- fraccionar el segundo efluente de isomerización en la primera torre preparada de fraccionamiento, paraseparar de la olefina interna que tiene el segundo número de átomos de carbono la α-olefina que tiene elsegundo número de átomos de carbono.

Proceso discontinuo y sistema para la producción de olefinas.

Solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional de Estados Unidos número 61/072.993 presentada el 4 de abril de 2008.

Antecedentes

Las realizaciones descritas se refieren en general a procesos y sistemas para producir a-olefinas y, más particularmente, a un proceso discontinuo para la producción de a-olefinas.

Un proceso convencional para la producción de 1-hexeno de calidad para comonómeros a partir de corrientes de alimentación de refinado de C4 es un proceso continuo que tiene tres etapas. En la primera etapa, en una torre de fraccionamiento de C4 se separa de la corriente de alimentación 1-buteno. El 2-buteno de la corriente del producto de cola de la torre de fraccionamiento se isomeriza a 1-buteno y se recicla a la torre de fraccionamiento. En la segunda etapa, el 1-buteno se envía a un reactor de autometátesis para formar etileno y 3-hexeno. El efluente del reactor se envía a una torre de separación de pentano para separar hexenos. Los productos son productos ligeros que van a la zona superior de cabeza, el 3-hexeno es un producto líquido de cola y los productos C4/C5 se reciclan. En la tercera etapa, el 3-hexeno de la alimentación se isomeriza y el 1-hexeno se separa como producto en una torre de fraccionamiento de C6.

La patente de Estados Unidos número 6.727.396 (Gartside, abril de 2004) describe un proceso continuo para la producción de 1-hexeno que combina las etapas de isomerización y metátesis. En la patente de Estados Unidos número 3.595.920 (Ellis et al., julio de 1971) se describen reacciones típicas de metátesis. La patente de Estados Unidos número 4-709.115 (Jung et al., noviembre de 1987) describe mejorar la selectividad y conversión de 1buteno y 2-buteno a 3-hexeno usando destilación catalítica. La separación de componentes más ligeros desplaza el equilibrio de la reacción hacia los productos pesados. La patente de Estados Unidos número 5.057.638 (Sweeney, octubre de 1991) describe un método para la producción de 1-hexeno a partir de 1-buteno, en el que el 1-buteno se convierte en 3-hexeno mediante una reacción de metátesis. Posteriormente, se aplica un procedimiento de hidratación/deshidratación para producir una mezcla de n-hexenos que contiene 1-hexeno.

Se conocen otros procesos para el procesamiento de olefinas C4. La patente de Estados Unidos número 6.875.901 (Gartside et al., abril de 2005) describe tecnología de isomerización de olefinas usada para la producción de olefinas terminales. El proceso se aplica a la producción de 1-buteno a partir de 2-buteno. La patente de Estados Unidos número 6.777.582 (Gartside et al., agosto de 2004) describe tecnología de autometátesis de 1-buteno, que incluye diferencias con respecto a la reacción convencional de metátesis de 2-buteno y etileno para producir propileno.

En diversos procesos se usan bombas de calor de ciclo cerrado. La patente de Estados Unidos número 6.589.395 describe un proceso en el que se incluye una bomba de calor de ciclo cerrado en una torre de destilación general. Este documento describe el uso de una fuente de calor y un disipador de calor que pueden ser sustituidos por la bomba de calor cuando falle el compresor. Las patentes de Estados Unidos números 5.386.075 (Keil et al., enero de 1995) y 4.615.769 (Horigome et al., octubre de 1986) describen el uso de una bomba de calor de ciclo cerrado en una destilación de etilbenceno/estireno.

Sería útil desarrollar un proceso para producir a-olefinas que tenga una mayor eficiencia cuando funcione a escala pequeña.

Resumen

Una realización es un proceso para producir una a-olefina, que comprende obtener en un primer reactor de isomerización una corriente de alimentación que comprende una olefina interna que tiene un primer número de átomos de carbono y una a-olefina que tiene un primer número de átomos de carbono, isomerizar la corriente de alimentación en un primer reactor de isomerización para incrementar la cantidad de la a-olefina que tiene el primer número de átomos de carbono, formar un primer efluente de isomerización, fraccionar el primer efluente de isomerización en una primera torre de fraccionamiento para obtener una corriente de cola que comprende la olefina interna que tiene el primer número de átomos de carbono y una corriente de cabeza que comprende la a-olefina que tiene el primer número de átomos de carbono, someter la corriente de cabeza a metátesis catalítica en un reactor de metátesis bajo condiciones y en presencia de un primer catalizador de metátesis para producir un efluente mixto de olefinas que comprende una olefina interna que tiene un segundo número de átomos de carbono y otros hidrocarburos, fraccionar el efluente mixto de olefinas en una segunda torre de fraccionamiento para separar por lo menos una porción de los otros hidrocarburos y obtener un intermedio de olefina interna, preparar el primer reactor de isomerización para recibir el intermedio de olefina interna, isomerizar el intermedio de olefina interna en el primer reactor preparado de isomerización para formar un segundo efluente de isomerización que comprende una cantidad mayor de a-olefinas que tienen el segundo número de átomos de carbono, preparar la primera torre de fraccionamiento para recibir el segundo efluente de isomerización y fraccionar el segundo efluente de isomerización en la primera torre preparada de fraccionamiento para separar de la olefina interna que tiene el segundo número de átomos de carbono la a-olefina que tiene el segundo número de átomos de carbono. En algunas realizaciones, una porción del 1-buteno se separa de la primera torre de fraccionamiento como 1-buteno producto.

Otra realización es un proceso para producir 1-hexeno, que comprende obtener en un primer reactor de isomerización una corriente de alimentación de C4 que contiene 1-buteno y 2-buteno, isomerizar el 2-buteno a 1buteno en un primer reactor de isomerización, formar un primer efluente de isomerización, fraccionar el primer efluente de isomerización en una primera torre de fraccionamiento para formar una corriente de cabeza que comprende 1-buteno y una corriente de cola que comprende 2-buteno, someter por lo menos una porción del producto de cabeza a metátesis catalítica en un primer reactor de metátesis bajo condiciones y en presencia de un primer catalizador de metátesis para producir un efluente mixto de olefinas que comprende etileno y 3-hexeno, fraccionar el efluente mixto de olefinas en una segunda torre de fraccionamiento para formar una corriente de hexeno que comprende 3-hexeno y una corriente de producto de cabeza que comprende etileno, preparar el primer reactor de isomerización para recibir la corriente de hexeno, isomerizar la corriente de hexeno para formar un segundo efluente de isomerización que comprende 1-hexeno, 2-hexeno y el 3-hexeno remanente, preparar la primera torre de fraccionamiento para recibir el segundo efluente de isomerización y fraccionar el segundo efluente de isomerización en la torre preparada de fraccionamiento para obtener una corriente de 1-hexeno.

También otra realización es un sistema para producir una a-olefina, que comprende un primer reactor de isomerización configurado para isomerizar una primera carga de una olefina que tiene un primer número de átomos de carbono y formar un primer efluente de isomerización, y posteriormente procesar una segunda carga de una olefina que tiene un segundo número de átomos de carbono para formar un segundo efluente de isomerización, un reactor de metátesis situado corriente abajo del primer reactor de isomerización, estando configurado el reactor de metátesis para desproporcionar el primer efluente de isomerización y formar un producto de la reacción de metátesis, una primera torre de fraccionamiento situada corriente abajo del reactor de isomerización y que está configurada para fraccionar por separado el primer y el segundo efluentes del reactor de isomerización, una segunda torre de fraccionamiento situada corriente abajo del reactor de metátesis para separar del producto de la reacción de metátesis hidrocarburos ligeros, un tanque de almacenamiento dispuesto corriente abajo de la primera o de la segunda torre de fraccionamiento y una tubería de salida del tanque de almacenamiento que conecta el tanque de almacenamiento a una entrada del primer reactor de isomerización y/o a la entrada del reactor de metátesis.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un dibujo esquemático... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para producir una a-olefina, que comprende:

– obtener una corriente de alimentación que comprende una olefina interna que tiene un primer número de átomos de carbono y una a-olefina que tiene un primer número de átomos de carbono,

– isomerizar la corriente de alimentación en un primer reactor de isomerización para incrementar la cantidad de la a-olefina que tiene el primer número de átomos de carbono, formando un primer efluente de isomerización,

– fraccionar el primer efluente de isomerización en una primera torre de fraccionamiento para obtener una corriente de de cola que comprende la olefina interna que tiene el primer número de átomos de carbono y una corriente de cabeza que comprende la a-olefina que tiene el primer número de átomos de carbono,

– someter la corriente de cabeza a metátesis catalítica en un reactor de metátesis bajo condiciones y en presencia de un primer catalizador de metátesis para producir un efluente mixto de olefinas que comprende una olefina interna que tiene un segundo número de átomos de carbono y otros hidrocarburos,

– fraccionar el efluente mixto de olefinas en una segunda torre de fraccionamiento para separar por lo menos una porción de los otros hidrocarburos y obtener un intermedio de olefina interna,

– preparar el primer reactor de isomerización para recibir el intermedio de olefina interna,

– isomerizar el intermedio de olefina interna en el primer reactor preparado de isomerización para formar un segundo efluente de isomerización que comprende una cantidad incrementada de a-olefinas que tienen el segundo número de átomos de carbono,

– preparar la primera torre de fraccionamiento para recibir el segundo efluente de isomerización, y

– fraccionar el segundo efluente de isomerización en la primera torre preparada de fraccionamiento, para separar de la olefina interna que tiene el segundo número de átomos de carbono la a-olefina que tiene el segundo número de átomos de carbono.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además reciclar por lo menos una porción de la corriente de cola desde la primera torre de fraccionamiento al primer reactor de isomerización.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que las olefinas que tienen un primer número de átomos de carbono se seleccionan del grupo que consiste en olefinas C4 a C6.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que las olefinas que tienen un primer número de átomos de carbono son olefinas C4 y las olefinas que tienen un segundo número de átomos de carbono son olefinas C6.

5. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además usar la segunda torre de fraccionamiento o una tercera torre de fraccionamiento para fraccionar el segundo efluente de isomerización.

6. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que una porción de la a-olefina que tiene un primer número de átomos de carbono se retira de la primera torre de fraccionamiento como producto.

7. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el efluente mixto de olefinas comprende hidrocarburos que tienen el primer número de átomos de carbono, y el proceso comprende además separar del efluente mixto de olefinas los hidrocarburos que tienen el primer número de átomos de carbono y reciclar al reactor de metátesis los hidrocarburos separados.

8. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la primera torre de fraccionamiento y/o la segunda torre de fraccionamiento emplean una bomba de calor de ciclo cerrado que proporciona intercambio de calor entre un condensado de efluentes y un calentador de productos de cola.

9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la preparación de la primera torre de fraccionamiento para recibir el segundo efluente de isomerización incluye ajustar las condiciones de funcionamiento de la bomba de calor.

10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, en el que la bomba de calor de ciclo cerrado usa como fluido de trabajo un hidrocarburo o mezcla de hidrocarburos tal que el punto de ebullición del hidrocarburo o mezcla de hidrocarburos cae entre el punto de ebullición del primer número de átomos de carbono y el del segundo número de átomos de carbono.

11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el fluido de trabajo es n-butano cuando la a-olefina del primer número de átomos de carbono es 1-buteno y la a-olefina del segundo número de átomos de carbono es 1hexeno.

12. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que la bomba de calor incluye además un vaporizador.

13. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que los otros hidrocarburos producidos en la metátesis incluyen etileno y/o propileno y el fraccionamiento del efluente mixto de olefinas incluye separar por lo menos una porción del etileno y/o del propileno como producto.

14. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que los otros hidrocarburos producidos en la metátesis incluyen etileno, y que comprende además hacer reaccionar el etileno con butenos en presencia de un segundo catalizador de metátesis para producir propileno.

15. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el efluente mixto de olefinas comprende 2-penteno, y que comprende además hacer reaccionar el 2-penteno con 2-buteno para formar propileno y 3-hexeno.

16. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que comprende además almacenar el intermedio de olefina interna en un primer tanque de almacenamiento durante la preparación del primer reactor de isomerización y de la primera torre de fraccionamiento y enviar después el intermedio de olefina interna desde el primer tanque de almacenamiento al primer reactor de isomerización después de la preparación.

17. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende además almacenar la corriente de cola que comprende la olefina interna que tiene el primer número de átomos de carbono en un segundo tanque de almacenamiento durante la preparación del primer reactor de isomerización y de la primera torre de fraccionamiento y enviar después el intermedio de olefina interna desde el primer tanque de almacenamiento al reactor de metátesis después de la preparación.

18. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que:

– la a-olefina que tiene un segundo número de átomos de carbono es 1-hexeno,

– la olefina interna que tiene un primer número de átomos de carbono es 2-buteno,

– la a-olefina que tiene un primer número de átomos de carbono es 1-buteno,

– los otros hidrocarburos son etileno,

– la olefina interna que tiene un segundo número de átomos de carbono es 3-hexeno, y

– el segundo efluente de isomerización comprende 1-hexeno, 2-hexeno y el 3-hexeno remanente.

19. El proceso de acuerdo con la reivindicación 18, en el que la alimentación de C4 se obtiene de una reacción que implica metanol o de un proceso de oligomerización de etileno.

20. El proceso de acuerdo con la reivindicación 18 ó 19, que comprende además separar de la corriente de cabeza de la primera torre de fraccionamiento una porción del 1-buteno como 1-buteno producto.

21. El proceso de acuerdo con la reivindicación 18 ó 19, que comprende además hacer reaccionar el 1-buteno producto con 2-penteno en presencia de un segundo catalizador de metátesis para producir propileno y 3-hexeno.

22. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, que comprende además hacer reaccionar por lo menos una porción del 2-buteno de la corriente de cola de la primera torre de fraccionamiento con etileno en presencia de un segundo catalizador de metátesis para producir propileno.

23. Un sistema para producir una a-olefina, que comprende:

– un primer reactor de isomerización configurado para isomerizar una primera carga de una olefina que tiene un primer número de átomos de carbono para formar un efluente del primer reactor de isomerización y procesar posteriormente una segunda carga de una olefina que tiene un segundo número de átomos de carbono para formar un efluente del segundo reactor de isomerización,

– un reactor de metátesis situado corriente abajo del primer reactor de isomerización, estando configurado el reactor de metátesis para desproporcionar el efluente del primer reactor de isomerización para formar un producto de la reacción de metátesis,

– una primera torre de fraccionamiento situada corriente abajo del primer reactor de isomerización y que está configurada para fraccionar por separado los efluentes del primer y segundo reactores de isomerización,

– una segunda torre de fraccionamiento situada corriente abajo del reactor de metátesis para separar del producto de la reacción de metátesis hidrocarburos ligeros,

– un tanque de almacenamiento dispuesto corriente abajo de la primera o segunda torre de fraccionamiento, y

– una tubería de salida del tanque de almacenamiento que conecta el tanque de almacenamiento con una entrada del primer reactor de isomerización y/o con la entrada del reactor de metátesis.

24. El sistema de acuerdo con la reivindicación 23, en el que la primera torre de fraccionamiento incluye dos columnas distintas de fraccionamiento.

25. El sistema de acuerdo con la reivindicación 23 ó 24, en el que la segunda torre de fraccionamiento está

configurada para proporcionar también capacidad adicional de fraccionamiento para fraccionar el efluente del segundo reactor de isomerización.

26. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, en el que la primera torre de fraccionamiento y/o la segunda torre de fraccionamiento son parte de un subsistema de fraccionamiento que incluye un condensador y un calentador, y el condensador y calentador forman una bomba de calor.

27. El sistema de acuerdo con la reivindicación 26, en el que la bomba de calor incluye además un vaporizador asociado con la torre de fraccionamiento.