Sistema de carbonilación de metanol que tiene un absorbente con opciones de disolvente múltiples.

Aparato para producir ácido acético, que comprende:

(a) un reactor para la carbonilación de metanol o sus derivados reactivos,

conteniendo el reactor un catalizador seleccionado entre catalizadores de rodio, catalizadores de iridio y mezclas de los mismos, y un promotor de yoduro de metilo en una mezcla de reacción de ácido acético;

(b) un sistema de alimentación para proporcionar monóxido de carbono y metanol o sus derivados reactivos al reactor;

(c) un sistema de vaporización instantánea configurado para recibir una corriente de la mezcla de reacción y separarla en (i) como mínimo, una primera corriente líquida de reciclaje, y (ii) un crudo de la corriente del proceso que contiene ácido acético;

(d) una primera columna de destilación acoplada al sistema de vaporización instantánea, estando la primera columna de destilación adaptada para separar los componentes de punto de ebullición bajo, que incluyen yoduro de metilo, del crudo de la corriente del proceso, y generar una corriente del proceso purificada, funcionando también la primera columna de destilación y, de manera opcional, el reactor y el sistema de vaporización instantánea, para generar una corriente de gas de evacuación que comprende componentes orgánicos volátiles, que incluyen yoduro de metilo;

(e) una torre de absorción adaptada para recibir la corriente del gas de evacuación y extraer el yoduro de metilo de la misma con un disolvente depurador, estando también la torre de absorción acoplada con las fuentes del primer y el segundo disolventes depuradores que son capaces de suministrar un primer y un segundo disolventes depuradores diferentes; y

(f) un sistema de conmutación para proporcionar de manera alternada el primer y el segundo disolventes depuradores a la torre de absorción desde la fuente del primer disolvente depurador o desde la fuente del segundo disolvente depurador.

Sistema de carbonilación de metanol que tiene un absorbente con opciones de disolventes múltiples Sector técnico

La presente invención se refiere a la producción de ácido acético y, en particular, a un sistema de carbonilación de metanol con un absorbente de fracciones ligeras adaptado para utilizar diferentes disolventes depuradores y devolver el disolvente utilizado al sistema de carbonilación.

Antecedentes de la invención

La producción de ácido acético mediante la carbonilación de metanol es conocida en la técnica. En términos generales, una línea de producción de carbonilación de metanol incluye una sección de reacción, una sección de purificación, la recuperación de fracciones ligeras y un sistema de depósito de catalizadores. En la sección de reacción, se ponen en contacto el metanol y el monóxldo de carbono con catalizador rodio o iridio en un medio de reacción en fase líquida homogénea agitada en un reactor para producir ácido acético. El metanol se bombea al reactor a partir de un tanque de almacenamiento de metanol. El proceso es muy eficaz, con una conversión de metanol a ácido acético habitualmente superior al 99 por ciento. La sección de reacción también Incluye un recipiente de vaporización instantánea acoplado al reactor que desprende rápidamente una corriente de arrastre a efectos de extraer el crudo de producto de la sección de reacción. El crudo de producto se alimenta a una sección de purificación que incluye, en general, una columna de fracciones ligeras o de extracción, una columna de secado, una columna de purificación auxiliar y, de manera opcional, de acabado. En el proceso, se generan varias corrientes de evacuación que contienen fracciones ligeras, de manera destacada yoduro de metilo, monóxido de carbono y acetato de metilo y se alimentan a la sección de recuperación de fracciones ligeras. Estas corrientes de evacuación se depuran con un disolvente para extraer las fracciones ligeras que son devueltas al sistema o descartadas.

En una planta tradicional de carbonilación de metanol, Monsanto, se Incluyen un absorbente de alta presión y de baja presión, en el que se utiliza ácido acético como disolvente depurador. El disolvente ácido acético posteriormente debe separarse de las fracciones ligeras, normalmente en otra columna de purificación, de manera que no se desperdicia el ácido. Dichas columnas son caras porque deben fabricarse de un material muy resistente a la corrosión, tal como aleaciones de circonio y así sucesivamente. Además, la separación de las fracciones ligeras del ácido requiere vapor y contribuye a los gastos de funcionamiento.

Sin embargo, la utilización de ácido acético como disolvente depurador está, en general, ampliamente extendida en la técnica de carbonilación. Véase, por ejemplo, la patente de Estados Unidos No. 5.52.243 de Waller y otros, titulada Hydrocarbonylation of Dimethyl Ether ("Hidrocarbonilación de dimetil éter"). Téngase en cuenta la descripción en la figura 3 y la descripción en las columnas 8 y 9 referentes al funcionamiento de un absorbente -321-. Se pasa una corriente de acético frío -323- en dirección descendente a través de este absorbente y absorbe cualquier coproducto residual y componente de catalizador volátil del gas de evacuación.

Así también, se da a conocer en la patente de Estados Unidos No. 4.241.219 de Wan, titulada Treatment of Carbonylation Effluent ("Tratamiento de efluentes de carbonilación"), un procedimiento de recuperación de componentes volátiles mediante el contacto con un disolvente depurador recuperado de la mezcla de reacción en la misma línea de producción. Véase la columna 2, líneas 15-3, en la que se indica que se pueden utilizar anhídrido acético, diacetato de etilideno, ácido acético, o mezclas de los mismos, como disolvente depurador del gas de evacuación.

Se ha sugerido el metanol para utilizar como disolvente depurador en relación con un procedimiento de carbonilación de metanol. En este sentido, véase la patente de Estados Unidos No. 5.416.237 de Aubigne y otros, titulada Process forthe Production of Acetic Acid ("Proceso para la producción de ácido acético"). En la patente No. 5.416.237 se indica que los componentes no condensables de la parte superior de vapor del tanque de vaporización instantánea se pueden depurar a contracorriente con metanol frío. La corriente residual del disolvente depurador del metanol se añade a metanol puro y, a continuación, se utiliza como alimentación al reactor. Véase la columna 9, líneas 3-42. Si el reactor no consume la corriente residual, debe almacenarse por separado o purificarse de nuevo contribuyendo a un gasto de capital y costes de funcionamiento.

La publicación de la solicitud de patente china No. 2411612.7 da a conocer un procedimiento para recuperar componentes ligeros en un gas de evacuación de la producción de ácido acético/anhídrido acético mediante la depuración con metanol y ácido acético. El sistema descrito en la publicación No. 2411612.7 da a conocer una disposición de absorción en dos etapas en la que el gas de evacuación se trata de manera secuencial con dos absorbentes diferentes en un sistema de dos etapas. Cabe indicar, en particular, la figura 2. Se observa otro sistema en una publicación industrial titulada Process of 2ktpa Methanol Low Press Oxo Synthesis AA (SWRDICI 26) (China). En esta publicación de investigación se muestra un sistema de tratamiento del gas de evacuación que incluye un absorbente de alta presión, así como un absorbente de baja presión. Ambos absorbentes de este sistema funcionan utilizando metanol como fluido depurador.

Aunque ha habido avances en la técnica, los procedimientos conocidos de depuración de gases de evacuación en sistemas de carbonilación de metanol habitualmente implican múltiples torres de absorción que son caros de fabricar y funcionar. Según la presente invención, se da a conocer un sistema de carbonilación de metanol mejorada con un absorbente capaz de utilizar diferentes disolventes. El sistema de la presente invención reduce los requisitos de capital y costes de funcionamiento en comparación con los sistemas convencionales.

Características de la invención

Se da a conocer un sistema de carbonilación para la fabricación de ácido acético que tiene una torre de absorción con múltiples opciones del disolvente depurador para el tratamiento del gas de evacuación. El absorbente recupera el yoduro de metilo y otros compuestos volátiles, tales como el vapor de acetato de metilo, del gas de evacuación con el disolvente depurador, estando la torre acoplada a una primera y segunda fuentes del disolvente depurador que son capaces de suministrar diferentes disolventes depuradores. Habitualmente, se utiliza metanol como disolvente depurador en un modo de estado estacionario del funcionamiento, mientras que el ácido acético se puede utilizar durante la puesta en marcha o el funcionamiento transitorio de la unidad. Un sistema de conmutación proporciona de manera alternada metanol o ácido acético a la torre y devuelve el disolvente y los componentes volátiles recuperados al sistema de carbonilación para la reacción posterior. Durante el cambio de los disolventes depuradores, si se desea, se puede añadir el material recuperado al sistema de depósito del catalizador.

La utilización de un absorbente de fracciones ligeras en un sistema de una columna, según la presente invención, permite el funcionamiento sin necesidad de un extractor exclusivo de fracciones ligeras para recuperar el yoduro de metilo de la corriente de evacuación de gases de salida del sistema. Una ventaja destacada es la reducción del capital para nuevos proyectos de carbonilación de ácido acético (eliminando el sistema de columnas de extracción, ¡ntercamblador de calor, subenfrlador, e instrumentación y conducciones asociadas) al poder utilizar un sistema absorbente en dos medios depuradores diferentes para acomodar todos los modos de funcionamiento, incluyendo: puesta en marcha, funcionamiento normal, funcionamiento alterado y apagado. Otra ventaja es la reducción de energía para el funcionamiento normal a través del ahorro de vapor realizada mediante la eliminación de la necesidad de una columna de extracción auxiliar para disolvente depurador. Otra ventaja adicional es la mejor extracción del componente yoduro de metilo de las fracciones ligeras mediante la utilización de metanol subenfriado a 5-15°C para un modo de funcionamiento normal.

Los detalles y ventajas adicionales serán evidentes a partir de la siguiente descripción.

Descripción breve de los dibujos

La presente Invención se describe en detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que números... [Seguir leyendo]

1. Aparato para producir ácido acético, que comprende:

(a) un reactor para la carbonilación de metanol o sus derivados reactivos, conteniendo el reactor un catalizador seleccionado entre catalizadores de rodio, catalizadores de iridio y mezclas de los mismos, y un promotor de yoduro de metilo en una mezcla de reacción de ácido acético;

(b) un sistema de alimentación para proporcionar monóxido de carbono y metanol o sus derivados reactivos al reactor;

(c) un sistema de vaporización instantánea configurado para recibir una corriente de la mezcla de reacción y separarla en (I) como mínimo, una primera corriente líquida de reciclaje, y (¡i) un crudo de la corriente del proceso que contiene ácido acético;

(d) una primera columna de destilación acoplada al sistema de vaporización instantánea, estando la primera columna de destilación adaptada para separar los componentes de punto de ebullición bajo, que incluyen yoduro de metilo, del crudo de la corriente del proceso, y generar una corriente del proceso purificada,

funcionando también la primera columna de destilación y, de manera opcional, el reactor y el sistema de vaporización instantánea, para generar una corriente de gas de evacuación que comprende componentes orgánicos

volátiles, que incluyen yoduro de metilo;

(e) una torre de absorción adaptada para recibir la corriente del gas de evacuación y extraer el yoduro de metilo de la misma con un disolvente depurador, estando también la torre de absorción acoplada con las fuentes del primer y el segundo disolventes depuradores que son capaces de suministrar un primer y un segundo disolventes depuradores diferentes; y

(f) un sistema de conmutación para proporcionar de manera alternada el primer y el segundo disolventes depuradores a la torre de absorción desde la fuente del primer disolvente depurador o desde la fuente del segundo disolvente depurador.

2. Aparato, según la reivindicación 1, en el que el primer disolvente depurador comprende metanol y el segundo disolvente depurador consiste esencialmente en ácido acético.

3. Aparato, según la reivindicación 1, que comprende además un enfriador acoplado a la torre de absorción y fuentes del primer y segundo disolventes depuradores para enfriar los disolventes depuradores.

4. Aparato, según la reivindicación 1, en el que una corriente de retorno de la torre de absorción está acoplada de manera selectiva al sistema de alimentación al reactor o a la primera y/o segunda columnas de destilación.

5. Procedimiento de funcionamiento de una torre de absorción en una unidad de carbonilación para fabricar ácido acético de la clase que incluye un reactor y una columna de fracciones ligeras, que comprende:

(a) alimentar un gas de evacuación desde la unidad de carbonilación a la torre de absorción, incluyendo el gas de evacuación yoduro de metilo y, opcionalmente, componentes volátiles adicionales;

(b) suministrar un primer disolvente depurador a la torre de absorción, consistiendo el primer disolvente depurador esencialmente en ácido acético;

(c) poner en contacto el gas de evacuación con el primer disolvente depurador, extrayendo de este modo el yoduro de metilo y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales del gas y absorbiendo el yoduro de metilo y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales en el primer disolvente depurador;

(d) alimentar una corriente de retorno al absorbente que incluye el primer disolvente depurador y el yoduro de metilo absorbido y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales absorbidos a la columna de fracciones ligeras y/o a la columna de deshidratación;

(e) terminar el suministro del primer disolvente depurador a la torre de absorción;

(f) suministrar un segundo disolvente depurador a la torre de absorción, comprendiendo el segundo disolvente depurador metanol, acetato de metilo o mezclas de los mismos;

(g) poner en contacto el gas de evacuación con el segundo disolvente depurador, extrayendo de este modo el yoduro de metilo y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales del gas y absorbiendo el yoduro de metilo y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales en el segundo disolvente depurador; y

(h) alimentar una corriente de retorno al absorbente que incluye el segundo disolvente depurador y el yoduro de metilo absorbido y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales absorbidos al reactor.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, que comprende además la etapa de enfriar el primer disolvente depurador antes de suministrarlo a la torre de absorción.

7. Procedimiento, según la reivindicación 5, que comprende además la etapa de enfriar el segundo disolvente depurador antes de suministrarlo a la torre de absorción.

8. Procedimiento, según la reivindicación 5, que comprende además mezclar el segundo disolvente depurador y el yoduro de metilo absorbido y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales absorbidos con metanol o un derivado reactivo del mismo antes de alimentar el disolvente utilizado al reactor.

9. Procedimiento, según la reivindicación 5, en el que el segundo disolvente depurador consiste esencialmente en metanol y el proceso incluye

alimentar una corriente de retorno al absorbente que incluye el primer disolvente depurador, el segundo disolvente depurador, el yoduro de metilo absorbido y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales absorbidos desde 5 la torre de absorción al reactor durante un periodo de transición; así como

después del período de transición, continuar la alimentación de una corriente de retorno al absorbente que incluye el segundo disolvente depurador y el yoduro de metilo absorbido y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales absorbidos al reactor.

1. Procedimiento, según la reivindicación 9, que comprende además la etapa de enfriar el primer disolvente

depurador antes de suministrarlo a la torre de absorción.

11. Procedimiento, según la reivindicación 9, que comprende además la etapa de enfriar el segundo disolvente depurador antes de suministrarlo a la torre de absorción.

12. Procedimiento, según la reivindicación 9, que comprende además mezclar el segundo disolvente depurador y el yoduro de metilo absorbido y, opcionalmente, los componentes volátiles adicionales absorbidos con metanol o un derivado reactivo del mismo antes de alimentar el disolvente utilizado al reactor.