Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo.

Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo en un proceso en fase gaseosa continuo,

catalizado de forma heterogénea, mediante reacción de etileno con ácido acético y oxígeno en un reactor, y separación de la corriente de gas producto que contiene esencialmente etileno, acetato de vinilo, ácido acético, agua, dióxido de carbono y gases inertes, en que a) la corriente de gas producto se introduce en una primera columna de destilación (columna de deshidratación previa),

b) la mezcla de gases que sale en la parte superior de la primera columna de destilación se enfría hasta -20 a +50ºC, formando el condensado que resulta una fase acuosa y una fase orgánica,

c) se retira la fase acuosa formada en la etapa b),

d) la fase orgánica formada en la etapa b) se añade, en su totalidad o en parte, a un recipiente de almacenamiento o se añade como retorno a la parte superior de la primera columna de destilación en la etapa a),

e) el gas no condensado en la etapa b) se lava en una columna de lavado (lavador de gas en circuito cerrado) hecha funcionar con ácido acético y en el fondo de la columna de lavado se retira una disolución de ácido acético con contenido en acetato de vinilo,

f) la disolución de ácido acético con contenido en acetato de vinilo de la etapa e) se introduce en una segunda columna de destilación (columna de azeótropos),

g) el producto del fondo de la columna de la etapa a) se incorpora asimismo en la segunda columna de destilación f), h) el vapor de la parte superior de la segunda columna de destilación se enfría, formándose una fase acuosa y una fase orgánica,

i) se retira la fase acuosa formada en la etapa h),

j) eventualmente, una parte de la fase orgánica formada en la etapa h) se devuelve como retorno a la parte superior de la segunda columna de destilación f),

k) la parte restante de la fase orgánica formada en la etapa h) se añade al recipiente colector mencionado en la etapa d),

l) el líquido procedente del recipiente de almacenamiento mencionado en las etapas k) y d) se introduce en una tercera columna de destilación (columna de deshidratación), caracterizado por que

m) a partir de la etapa l) se separa acetato de vinilo como producto de la salida lateral de la tercera columna de destilación.

Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de acetato de vinilo en un proceso en fase gaseosa continuo, catalizado de forma heterogénea, mediante reacción de etileno con ácido acético y oxígeno, configurándose de manera más eficaz el tratamiento de la corriente de producto obtenida en este caso.

La preparación de acetato de vinilo mediante reacción de etileno con ácido acético y oxígeno o gases con contenido en oxígeno en un catalizador de lecho fijo en fase gaseosa es conocida desde hace tiempo. Los precursores se hacen reaccionar en una reacción exotérmica, por lo general a una presión de 1 a 30 bar y una temperatura de 130ºC a 200ºC, en un reactor de tubos de lecho fijo o reactor de lecho fluidizado de manera correspondiente a la siguiente fórmula bruta para formar acetato de vinilo:

C2H4 + CH3COOH + ½ O2 → CH3COOCH=CH2 + H2O.

La corriente de gas producto que sale del reactor contiene, junto a acetato de vinilo, precursores que esencialmente no han reaccionado, agua, así como componentes inertes y productos secundarios tales como dióxido de carbono, acetaldehído, acetato de metilo y acetato de etilo. Los componentes inertes son esencialmente nitrógeno, argón, metano y etano y se incorporan en el proceso como impurificaciones de los precursores.

Para el aislamiento de acetato de vinilo puro a partir de la corriente de gas producto se han propuesto una pluralidad de variantes de procedimiento. En los documentos DE-A 1282014 y DE-A 1668063 se aconseja incorporar la corriente de gas producto en una primera columna de destilación, de la cual, a través de la parte superior, se separan por destilación agua y componentes fácilmente volátiles, y el fondo de la columna se transfiere a una segunda columna de destilación de la cual se separa por destilación, a través de la parte superior, acetato de vinilo puro. Para la separación de acetato de metilo y acetato de etilo a partir de mezclas con acetato de vinilo, el documento DE-A 1618240 aconseja procedimientos de extracción hechos funcionar con agua. Los documentos US 3692636, US 4934519 y US 6228226 describen destilaciones azeotrópicas de mezclas con contenido en acetato de vinilo, agua, acetato de etilo y ácido acético.

En el procedimiento del documento DE-A 1768412 se separan por condensación de la corriente de gas producto, componentes condensables tales como acetato de vinilo, ácido acético y agua y se incorporan en forma de condensado en una primera columna de destilación (columna de azeótropos) , a partir de la cual se separa por destilación, de la parte superior, acetato de vinilo y agua y, a continuación, se somete a una separación de fases. La fase con contenido en acetato de vinilo se introduce en una segunda columna de destilación (columna de deshidratación) , cuyo fondo de la columna se transfiere a una tercera columna de destilación (columna de acetato de vinilo puro) , a partir de la cual se obtiene, de la parte superior, acetato de vinilo puro. Adicionalmente a las etapas de procedimiento antes mencionadas, en los procedimientos de los documentos DE-A 2945913 y DE-A 2943985 la fase gaseosa que permanece durante la condensación de la corriente de gas producto se lava con ácido acético (lavador de gas en circuito cerrado) ; la disolución de lavado obtenida en este caso se incorpora en la columna de azeótropos.

Para la separación con ahorro de energía de agua, el documento DE-A 2610624, aconseja introducir la corriente de gas producto en una columna de deshidratación previa, de la cual se separan por destilación, por la parte superior, agua y acetato de vinilo que son separados después de la condensación y la separación de fases. La fase con contenido en acetato de vinilo, así obtenida, se devuelve a la columna de deshidratación previa o se añade, junto con el fondo de la columna de deshidratación previa, a una columna de deshidratación, cuyo fondo de la columna es sometido a etapas de purificación por destilación adicionales para la obtención de acetato de vinilo puro. En los procedimientos de los documentos EP-A 1760065, DE-A 102006038689, DE 3934614, DE 3422575 y US 4818347, la columna de deshidratación previa descrita anteriormente se combina con un lavador de gas en circuito cerrado, hecho funcionar con ácido acético, una columna de azeótropos y una columna de deshidratación, así como una columna de acetato de vinilo puro, a partir de la cual, a través de la parte superior, se obtiene el acetato de vinilo puro.

Ante estos antecedentes, continuaba existiendo la misión de configurar de manera más eficaz los procedimientos para el aislamiento de acetato de vinilo a partir de la corriente de gas producto, en particular en relación con el empleo de energía o componentes de la instalación.

Este problema se resolvió, sorprendentemente, en esencia debido a que la corriente de gas producto se purificó mediante en cada caso una columna de deshidratación previa, un lavador de gas en circuito cerrado, hecho funcionar con ácido acético, una columna de azeótropos y una columna de deshidratación, obteniéndose el acetato de vinilo puro a partir de la salida lateral de la columna de deshidratación. En contraposición al estado de la técnica hasta ahora conocido, según el procedimiento de acuerdo con la invención no se requiere ventajosamente columna de acetato de vinilo puro adicional alguna a partir de la cual se separe por destilación, habitualmente por la parte superior, el acetato de vinilo puro.

Objeto de la invención es un procedimiento para la preparación de acetato de vinilo en un proceso en fase gaseosa continuo, catalizado de forma heterogénea, mediante reacción de etileno con ácido acético y oxígeno en un reactor, y separación de la corriente de gas producto que contiene esencialmente etileno, acetato de vinilo, ácido acético, agua, dióxido de carbono y gases inertes, en que a) la corriente de gas producto se introduce en una primera columna de destilación (columna de deshidratación previa) , b) la mezcla de gases que sale en la parte superior de la primera columna de destilación se enfría hasta -20 a +50ºC, formando el condensado que resulta una fase acuosa y una fase orgánica, c) se retira la fase acuosa formada en la etapa b) , d) la fase orgánica formada en la etapa b) se añade, en su totalidad o en parte, a un recipiente de almacenamiento

o se añade como retorno a la parte superior de la primera columna de destilación en la etapa a) , e) el gas no condensado en la etapa b) se lava en una columna de lavado (lavador de gas en circuito cerrado) hecha funcionar con ácido acético y en el fondo de la columna de lavado se retira una disolución de ácido acético con contenido en acetato de vinilo, f) la disolución de ácido acético con contenido en acetato de vinilo de la etapa e) se introduce en una segunda columna de destilación (columna de azeótropos) , g) el producto del fondo de la columna de la etapa a) se incorpora asimismo en la segunda columna de destilación f) , h) el vapor de la parte superior de la segunda columna de destilación se enfría, formándose una fase acuosa y una fase orgánica, i) se retira la fase acuosa formada en la etapa h) , j) eventualmente, una parte de la fase orgánica formada en la etapa h) se devuelve como retorno a la parte superior de la segunda columna de destilación f) , k) la parte restante de la fase orgánica formada en la etapa h) se añade al recipiente colector mencionado en la etapa d) , l) el líquido procedente del recipiente de almacenamiento mencionado en las etapas k) y d) se introduce en una tercera columna de destilación (columna de deshidratación) , caracterizado por que m) a partir de la etapa l) se separa acetato de vinilo como producto de la salida lateral de la tercera columna de destilación.

En la Figura 1 se indica un esquema simplificado para el procedimiento de acuerdo con la invención.

En la preparación continua de acetato de vinilo se trabaja preferiblemente en reactores de tubos que están cargados con un catalizador de lecho fijo. Estos catalizadores son, por lo general, catalizadores de soporte dotados con (sales de) metales nobles y promotores, por ejemplo esferas de bentonita dotadas con paladio y con sales de oro y potasio. El reactor (1) se carga con etileno, oxígeno y ácido acético, y la reacción se lleva a cabo a una presión de preferiblemente 8 a 12 bar abs. (presión del gas del circuito cerrado) y una temperatura de preferiblemente 130 a 200ºC.

La corriente de gas producto (7) que sale del reactor (1) contiene esencialmente acetato de vinilo, etileno, ácido acético, agua, oxígeno y productos secundarios tales como dióxido de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo en un proceso en fase gaseosa continuo, catalizado de forma heterogénea, mediante reacción de etileno con ácido acético y oxígeno en un reactor, y separación de la corriente de gas producto que contiene esencialmente etileno, acetato de vinilo, ácido acético, agua, dióxido de carbono y gases inertes, en que a) la corriente de gas producto se introduce en una primera columna de destilación (columna de deshidratación previa) , b) la mezcla de gases que sale en la parte superior de la primera columna de destilación se enfría hasta -20 a +50ºC, formando el condensado que resulta una fase acuosa y una fase orgánica, c) se retira la fase acuosa formada en la etapa b) , d) la fase orgánica formada en la etapa b) se añade, en su totalidad o en parte, a un recipiente de almacenamiento o se añade como retorno a la parte superior de la primera columna de destilación en la etapa a) , e) el gas no condensado en la etapa b) se lava en una columna de lavado (lavador de gas en circuito cerrado) hecha funcionar con ácido acético y en el fondo de la columna de lavado se retira una disolución de ácido acético con contenido en acetato de vinilo, f) la disolución de ácido acético con contenido en acetato de vinilo de la etapa e) se introduce en una segunda columna de destilación (columna de azeótropos) , g) el producto del fondo de la columna de la etapa a) se incorpora asimismo en la segunda columna de destilación f) , h) el vapor de la parte superior de la segunda columna de destilación se enfría, formándose una fase acuosa y una fase orgánica, i) se retira la fase acuosa formada en la etapa h) , j) eventualmente, una parte de la fase orgánica formada en la etapa h) se devuelve como retorno a la parte superior de la segunda columna de destilación f) , k) la parte restante de la fase orgánica formada en la etapa h) se añade al recipiente colector mencionado en la etapa d) , l) el líquido procedente del recipiente de almacenamiento mencionado en las etapas k) y d) se introduce en una tercera columna de destilación (columna de deshidratación) , caracterizado por que m) a partir de la etapa l) se separa acetato de vinilo como producto de la salida lateral de la tercera columna de destilación.

2. Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo según la reivindicación 1, caracterizado por que la fase orgánica formada en la etapa b) contiene 90 a 99% en peso de acetato de vinilo, ≤ 2% en peso de acetaldehído, 0, 5 a 8% en peso de agua, ≤ 250 ppm de acetato de etilo, así como ≤ 250 ppm de acetato de metilo, refiriéndose los datos en % en peso al peso total de la fase orgánica de la etapa b) .

3. Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la fase orgánica formada en la etapa h) contiene 90 a 99% en peso de acetato de vinilo, ≤ 2% en peso de acetaldehído, 0, 5 a 8% en peso de agua, ≤ 250 ppm de acetato de etilo, así como ≤ 250 ppm de acetato de metilo,

refiriéndose los datos en % en peso al peso total de la fase orgánica de la etapa h) .

4. Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo según las reivindicaciones a 1 a 3, caracterizado por que las fases orgánicas reunidas en el recipiente de almacenamiento de las etapas d) y k) contienen ≤ 25 ppm de ácido acético.

5. Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo según las reivindicaciones a 1 a 4, caracterizado por que el acetato de vinilo en la etapa m) se retira en forma de un gas o en forma líquida de la tercera columna de destilación.

6. Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo según las reivindicaciones a 1 a 5, caracterizado por que el producto separado en la etapa m) contiene ≥ 99% en peso de acetato de vinilo, referido a la masa total del producto.

7. Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo según las reivindicaciones a 1 a 6, caracterizado por que el producto separado en la etapa m) contiene ≤ 100 ppm de agua, ácido acético, ≤ 300 ppm de acetato de etilo y ≤ 50 ppm de aldehídos.

8. Procedimiento para la preparación de acetato de vinilo según las reivindicaciones a 1 a 7, caracterizado por que el producto separado en la etapa m) contiene ≤ 50 ppm de ácido acético.

Figura 1: