Método para fabricar ácido acético con productividad mejorada de la columna de componentes ligeros.

Un método de carbonilación para producir ácido acético, que comprende:

(a) someter a carbonilación metanol o sus derivados reactivos, seleccionados de acetato de metilo, éter dimetílico,formiato de metilo y yoduro de metilo, en presencia de agua. un catalizador seleccionado de catalizadores de rodio,catalizadores de iridio y sus mezclas, y un promotor, yoduro de metilo, para formar una mezcla de reacción de ácidoacético en un reactor;

(b) dividir la corriente de la mezcla de reacción de ácido acético en una corriente líquida de reciclo y una corriente deproducto crudo que incluye ácido acético, yoduro de metilo, acetato de metilo y agua;

(c) cargar la corriente de producto crudo en una columna de componentes ligeros (16) que tiene una zona dedestilación (60) que incluye una parte superior (62), una parte inferior (64) y una parte central (66) provista de unadescarga lateral de producto (68);

(d) purificar la corriente de producto crudo en la zona de destilación (60) de la columna de componentes ligeros (16)para separar yoduro de metilo y acetato de metilo, y generar una corriente de producto purificado (40), cuyacorriente de producto purificado (40) tiene una concentración de yoduro de metilo y de acetato de metilo menor quela corriente de producto crudo, y en donde la etapa de purificación de la corriente de producto crudo incluye (i)condensar el vapor que sale por la cúspide de la columna de componentes ligeros (16), procedente de la partesuperior (62) de la zona de destilación (60) de dicha columna, y (ii) devolver, al menos una parte del vapor que salepor la cúspide de la columna, condensado como líquido de reflujo, a la zona de destilación (60) de la columna decomponentes ligeros (16), y (iii) condensar el vapor procedente de la parte central (66) de la zona de destilación (60)de la columna de componentes ligeros (16); y

(e) extraer una corriente de producto purificado (40) desde el punto de la descarga lateral (68) de la columna decomponentes ligeros (16).

Método para fabricar ácido acético con productividad mejorada de la columna de componentes ligeros.

Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a un método para producir ácido acético en donde se emplea condensación adicional del vapor que procede de la parte central de la zona de destilación de una columna de separación de componentes ligeros, con objeto de aumentar la productividad del sistema.

Antecedentes de la invención Procedimientos de carbonilación son bien conocidos en la técnica. Tienen una importancia comercial particular los procedimientos de carbonilación del metanol para fabricar ácido acético y los procedimientos de carbonilación de acetato de metilo para fabricar anhídrido acético. Véase la publicación Applied Homogeneous Catalyst With Organometallic Compounds, Cornils et al., Compiladores (Bench Edition) (Wylie, Weinheim, República Federal de Alemania, 2000) , Capítulo 2, Partes 2.1.2 y siguientes, páginas 104-137. Véase, también, la patente de Estados Unidos No. 6.642.413 concedida a Thiebaut, así como la patente de Estados Unidos No. 6.114.576, concedida a Leet et al.

Para fabricar ácido acético un método de elección implica la carbonilación de metanol en un medio de reacción homogéneo en el que se utiliza rodio como catalizador. Generalmente, el medio de reacción comprende un catalizador, agua, ácido acético, monóxido de carbono (CO) disuelto, metanol, acetato de metilo (MeAc) , ácido yodhídrico (HI) , yoduro de metilo y, opcionalmente, uno o más promotores o estabilizantes. El metanol y el monóxido de carbono se hacen llegar a un reactor en forma de cargas de alimentación. Una parte del medio de reacción se extrae continuamente y se lleva a un evaporador rápido donde el producto es sometido a un proceso de vaporización rápida y se envía (al estado de vapor) a un tren de purificación. El tren de purificación incluye una columna de separación de componentes ligeros (columna de componentes ligeros) que retira los componentes “ligeros” o componentes de bajo punto de ebullición, al estado de vapor emitido por la cúspide de la columna, y proporciona una corriente de producto para su purificación adicional. Un procedimiento de carbonilación particularmente preferido se ilustra en la patente de Estados Unidos No. 5.144.068, concedida a Smith et al. En este procedimiento denominado de “poca agua”, se hace reaccionar un alcohol tal como metanol, con monóxido de carbono, en un medio de reacción líquido que contiene un catalizador de rodio estabilizado con una sal yoduro, en especial yoduro de litio, junto con yoduro de metilo y acetato de metilo en proporciones especificadas. Con una concentración finita de agua en el medio de reacción, el producto es el ácido carboxílico en lugar de, por ejemplo, el anhídrido. El sistema de reacción de la patente 5.144.068 no solo proporciona como producto un ácido de contenido de agua extraordinariamente bajo en grados inesperadamente favorables, sino que también pone de manifiesto una estabilidad del catalizador inesperadamente elevada. Es decir, el catalizador es resistente a la precipitación del catalizador desde el medio de reacción.

Otro método de elección de carbonilación de metanol, implica la utilización en el reactor de un proceso de catálisis homogénea con un catalizador de iridio. Se describe, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos No. 5.883.295 concedida a Sunley et al. un procedimiento de fabricación de ácido acético que comprende la carbonilación de metanol con monóxido de carbono y/o uno de sus derivados reactivos, en ausencia sustancial de un promotor metálico y/o de un copromotor iónico de tipo yoduro, en un reactor de carbonilación que contiene una composición de reacción líquida con un catalizador de carbonilación de iridio, yoduro de metilo como cocatalizador, agua, ácido acético y acetato de metilo, en donde se mantiene en la composición de reacción líquida: (a) agua en una concentración menor que 5% en peso; (b) yoduro de metilo en una concentración mayor que 12% en peso, y (c) se mantiene en el reactor de carbonilación una presión total menor que 5 MPa (50 bar) . Véanse también la patente de Estados Unidos No. 5.877.348 concedida a Ditzel et al., y la patente de Estados Unidos No. 5.887.347 concedida también a Ditzel et al.

La patente de Estados Unidos No. 3.791.935 se refiere, en general, a un procedimiento de separación de contaminantes halogenados y a la desecación de soluciones acuosas de ácidos monocarboxílicos, en particular los producidas mediante la reacción de un alcohol o una olefina y monóxido de carbono en presencia de un sistema catalítico que comprende un componente de un metal de Grupo VIII y un componente halogenado que contiene bromo o yodo y en el que al menos una parte del componente halogenado es, o bien, un haluro de alquilo y/o bien, un haluro de hidrógeno. El procedimiento comprende introducir una corriente de un ácido monocarboxílico que contiene agua y el contaminante halogenado, en la mitad superior de una columna de destilación, retirar desde la cúspide de la columna una fracción que consiste, principalmente, en agua y el haluro de alquilo cargados a dicha columna, separar desde la parte media de dicha columna una corriente que contiene una proporción importante del haluro de hidrógeno presente en dicha columna, y retirar desde la base dicha columna o desde un punto cerca de la base, una corriente del ácido obtenido como producto, cuya corriente de ácido producido está esencialmente seca y sustancialmente exenta de los contaminantes halogenados cargados a dicha columna. El método es particularmente aplicable a la eliminación de agua y de compuestos yodados de los ácidos acético y propiónico.

La patente de Estados Unidos No. 4.008.131 se refiere, en general, a un método de separación del agua en exceso que tiende a acumularse en las corrientes de reciclo y reduce el grado de producción de ácido puro durante el funcionamiento de un sistema de destilación utilizado para purificar ácido acético crudo que contiene agua y yoduro de metilo. El ácido crudo se introduce en la mitad superior de una zona de destilación. El yoduro de metilo, la mayor parte del agua y una cantidad equivalente de ácido se separan desde la parte superior de la zona. Una proporción menor de agua que contiene una pequeña cantidad de ácido acético, se retira en forma de descarga lateral líquida en un punto cercano a la parte superior de la zona de destilación. Una corriente del ácido producido, esencialmente seca y sustancialmente exenta de yoduro de metilo, se retira desde el fondo de la zona de destilación. La corriente que sale de la parte superior puede ser guardada, desechada o, preferiblemente, reciclada a la fase de producción de ácido. La descarga lateral líquida, de agua, o bien puede desecharse o someterse a rectificación para recuperar valores de ácido.

Una limitación frecuente de la producción existente en la sección de purificación de una unidad de obtención de ácido acético, la constituye la columna de componentes ligeros. En un procedimiento típico de carbonilación de metanol para obtener ácido acético, se reduce por medio de una válvula la presión del líquido caliente a alta presión que procede del reactor y se somete a vaporización en un evaporador rápido de presión más baja. Los vapores obtenidos procedentes de esta etapa se introducen por cerca de la base de una torre de separación de componentes ligeros (LE) . Los líquidos condensados, ricos en ácido acético, se separan de una descarga lateral de líquido obtenida en un punto situado por encima del de alimentación y se envían para su purificación adicional, mientras que los vapores que salen de la parte superior de la torre son condensados y se cargan a un decantador líquido-líquido. La fase ligera procedente del decantador se devuelva como reflujo a la torre y la fase pesada se recicla a la carga del reactor. Por tanto, la columna de componentes ligeros recibe una corriente caliente de producto al estado de vapor procedente del evaporador rápido, y funciona separando la mayor parte del acetato de metilo y del yoduro de metilo de la corriente antes de dirigir la corriente a la fase de separación de agua,

Compendio de la invención Según la presente invención, la carga hidráulica existente en la torre de separación de componentes ligeros disminuye debido a la condensación parcial de los vapores que se cargan a la torre. En una realización típica, una corriente parcial de vapor procedente de la torre, justamente por encima del punto de retirada de la descarga lateral de líquido, se hace llegar a un intercambiador de calor y se enfría a una temperatura de, por ejemplo, 93, 3ºC (200ºF) . El... [Seguir leyendo]

1. Un método de carbonilación para producir ácido acético, que comprende:

(a) someter a carbonilación metanol o sus derivados reactivos, seleccionados de acetato de metilo, éter dimetílico, formiato de metilo y yoduro de metilo, en presencia de agua. un catalizador seleccionado de catalizadores de rodio, catalizadores de iridio y sus mezclas, y un promotor, yoduro de metilo, para formar una mezcla de reacción de ácido acético en un reactor;

(b) dividir la corriente de la mezcla de reacción de ácido acético en una corriente líquida de reciclo y una corriente de producto crudo que incluye ácido acético, yoduro de metilo, acetato de metilo y agua;

(c) cargar la corriente de producto crudo en una columna de componentes ligeros (16) que tiene una zona de destilación (60) que incluye una parte superior (62) , una parte inferior (64) y una parte central (66) provista de una descarga lateral de producto (68) ;

(d) purificar la corriente de producto crudo en la zona de destilación (60) de la columna de componentes ligeros (16) para separar yoduro de metilo y acetato de metilo, y generar una corriente de producto purificado (40) , cuya corriente de producto purificado (40) tiene una concentración de yoduro de metilo y de acetato de metilo menor que la corriente de producto crudo, y en donde la etapa de purificación de la corriente de producto crudo incluye (i) condensar el vapor que sale por la cúspide de la columna de componentes ligeros (16) , procedente de la parte superior (62) de la zona de destilación (60) de dicha columna, y (ii) devolver, al menos una parte del vapor que sale por la cúspide de la columna, condensado como líquido de reflujo, a la zona de destilación (60) de la columna de componentes ligeros (16) , y (iii) condensar el vapor procedente de la parte central (66) de la zona de destilación (60) de la columna de componentes ligeros (16) ; y

(e) extraer una corriente de producto purificado (40) desde el punto de la descarga lateral (68) de la columna de componentes ligeros (16) .

2. El método según la reivindicación 1, que comprende, además, cargar la corriente de producto purificado (40) que se envía para su purificación adicional, con inclusión de la separación de agua 3. El método según la reivindicación 1, en donde la corriente de producto purificado (40) se extrae de la columna de componentes ligeros (16) con un caudal másico, R, y se condensa el vapor procedente de la parte central (66) de la columna de componentes ligeros (16) en una proporción de 0, 05R a 0, 5R, ó 0, 1R a 0, 5R, ó 0, 2R a 0, 5R, ó 0, 3R a 0, 5R.

4. El método según la reivindicación 1, en donde la corriente de producto crudo se carga a la columna de componentes ligeros (16) al estado de vapor caliente, en la parte inferior (64) de la misma.

5. El método según la reivindicación 1, en donde el vapor que sale por la cúspide de la columna en (i) se condensa con un primer condensador, y el vapor de (iii) se condensa con un segundo condensador.

6. El método según la reivindicación 5, en donde la columna de componentes ligeros tiene un rendimiento relativo reducido de vapor, QR, de 0, 75 veces a 0, 95 veces, ó de 0, 75 a 0, 9 veces, el de una columna idéntica hecha funcionar en condiciones idénticas, sin un segundo condensador (70) .

7. El método según la reivindicación 5, en donde dicho segundo condensador (70) es un condensador auxiliar exterior con respecto a la columna de componentes ligeros (16) .

8. El método según la reivindicación 5, en donde el segundo condenador (70) es interior con respecto a la columna de componentes ligeros (16)

9. El método según la reivindicación 8, en donde el vapor condensado por el segundo condensador (70) procede de la zona de destilación (60) de la columna de componentes ligeros (16) , en un nivel situado por encima del nivel del punto de la descarga lateral de producto (68) , o en donde el vapor condensado por el segundo condensador (70) se devuelve a la zona de destilación (60) de la columna de componentes ligeros (16) en estado líquido, o en donde el vapor condensado por el segundo condensador (70) se combina con la corriente de producto purificado (40) y se envía como carga para su purificación adicional.

10. El método según la reivindicación 5, en donde la corriente de producto purificado (40) tiene concentraciones de yoduro de metilo y de acetato de metilo idénticas a las de una corriente de producto purificado (40) extraída de una columna de componentes ligeros idéntica, sin un segundo condensador (70) , hecha funcionar en condiciones idénticas.