Procedimiento de baja temperatura para recuperar y producir para-xileno y red de intercambio de calor para el mismo.

Un procedimiento para producir para-xileno de una corriente (11) de alimentación que comprende una mezcla de isómeros aromáticos e hidrocarburos pesados C8,

comprendiendo el método:

a) introducir una corriente (11) de alimentación a una zona (12) de fraccionamiento de xileno para producir una corriente (16) enriquecida en xilenos;

b) enfriar la corriente (16) enriquecida en xilenos por transferencia de calor de la corriente (16) enriquecida en xilenos a una o más de, una primera corriente (26) de refinado y una corriente (28) de producto del reactor de isomerización;

c) introducir la corriente (16) enriquecida en xilenos y una corriente (18) de desorbente en una zona de separación de para-xileno y producir una primera corriente (32) enriquecida en para-xileno y la primera corriente (26) de refinado de la corriente (16) enriquecida en xilenos y la corriente (18) de desorbente;

d) calentar la primera corriente (32) enriquecida en para-xileno por transferencia de calor de la corriente (18) de desorbente a la primera corriente (32) enriquecida en para-xileno y alimentar la primera corriente (32) enriquecida en para-xileno calentada a una zona (21) de destilación para producir una segunda corriente (35) enriquecida en para xileno y parte (23) de la corriente (18) de desorbente;

e) introducir la primera corriente (26) de refinado a una columna (22) de refinado para producir otra parte (24) de la corriente de desorbente y una segunda corriente (45) de refinado;

f) calentar la segunda corriente (45) de refinado por transferencia de calor de la corriente (51) de producto del reactor de isomerización a la segunda corriente (45) de refinado y alimentar la segunda corriente (45) de refinado calentada a una zona (46) de isomerización que convierte la segunda corriente (45) de refinado en la corriente (51) de producto del reactor de isomerización;

g) calentar al menos una porción de la corriente (51, 28) de producto del reactor de isomerización por transferencia de calor de una o más de, una corriente (38) de producto de para-xileno, la corriente (16) enriquecida en xilenos y la corriente (18) de desorbente, a la corriente (51) del producto del reactor de isomerización;

h) calentar la segunda corriente (35) enriquecida en para-xileno por transferencia de calor de la corriente (38) de producto de para-xileno a la segunda corriente (35) enriquecida en para-xileno;

i) alimentar la segunda corriente (35) enriquecida en para-xileno a una columna (36) de acabado para producir la corriente (38) de producto de para-xileno.

Procedimiento de baja temperatura para recuperar y producir para-xileno y red de intercambio de calor para el mismo Antecedentes Campo técnico:

Se describen procedimientos para recuperar y/o producir para-xileno a partir de colas del separador de reformado y colas de la columna de tolueno. Más específicamente, se describen procedimientos de baja temperatura para recuperar y/o producir para-xileno a partir de colas del separador de reformado y colas de la columna de tolueno y también se describen redes de intercambiadores de calor para los procedimientos de baja temperatura.

Descripción de la técnica relacionada:

Los isómeros de xileno, meta-xileno, orto-xileno y, en particular, para-xileno, son compuestos intermedios químicos importantes. El orto-xileno se oxida para fabricar anhídrido ftálico que se usa para fabricar plastificantes a base de ftalato entre otros. El meta-xileno se oxida para fabricar ácido isoftálico que se usa en resinas de poliéster insaturadas.

Sin embargo, el para-xileno presenta con diferencia el mayor mercado de los tres isómeros. El mayor uso de paraxileno es en su oxidación para fabricar ácido tereftálico. El ácido tereftálico, a su vez, se usa para fabricar polímeros tales como (por sus siglas en inglés) poli (tereftalato de trimetileno) , poli (tereftalato de butileno) (PBT) y poli (tereftalato de etileno) (PET) . El PET se fabrica vía polimerización por condensación de ácido tereftálico con etilenglicol.

El PET es uno de los polímeros más grandes en volumen en el mundo. Se usa para fabricar plásticos de PET, por ejemplo, botellas para bebidas de dos litros. El PET también se usa para fabricar fibra de poliéster que, a su vez, se usa para fabricar ropa y otros tejidos. La fibra de poliéster se usa tanto como homofibra como como fibra mezclada, tal como una mezcla con algodón. Dado el gran mercado para plásticos y fibras de PET, hay una demanda sustancial de para-xileno de alta pureza. Además, la demanda de para-xileno es varias veces mayor que la demanda de orto y meta-xileno. La demanda de para-xileno es también mayor que la cantidad de para-xileno en los xilenos recuperados como subproducto de procedimientos de reformado, tales como los xilenos recuperados a partir de reformadores catalíticos y a partir de pygas (es decir, craqueo de alta temperatura para fabricar olefinas ligeras) . Debido a que la demanda de para-xileno es mucho mayor que la demanda de los otros isómeros de xileno y es mayor incluso que el suministro de para-xileno en los xilenos recuperados como subproducto de otros procedimientos, se ha encontrado que la isomerización de isómeros de xileno es deseable para aumentar la cantidad de producción de para-xileno.

Se produce típicamente para-xileno por reformado o aromatización de una alimentación de nafta en un reformador, por ejemplo, un reformador catalítico continuo, y separando después por destilación una fracción rica en compuestos aromáticos C8 a partir del efluente del reformador. La fracción C8 incluye cantidades próximas al equilibrio de etilbenceno y los tres isómeros de xileno, es decir, para-, meta-y orto-xileno. El para-xileno en esta fracción de compuestos aromáticos C8 se puede separar después usando un procedimiento de adsorción tal como un procedimiento de adsorción de lecho móvil simulado (SMB, por sus siglas en inglés) . Aguas abajo de una unidad de adsorción, se trata además típicamente la corriente de compuestos aromáticos C8 de bajo contenido en para-xileno haciéndola pasar por un catalizador de isomerización de xileno en una unidad de isomerización de xilenos. La corriente de compuestos aromáticos C8 resultante, ahora con una concentración de aproximadamente equilibrio de xilenos, es decir, una concentración mayor de para-xileno (22% en peso) , se recicla al procedimiento de separación de para-xileno. Así, los procedimientos de adsorción e isomerización se emplean típicamente juntos, en un bucle.

La unidad de isomerización de xileno puede servir al menos dos funciones. Primero, reequilibra la porción de xilenos de la corriente, llevando la concentración de para-xileno hasta la concentración de equilibrio de 22% en peso. Así, en efecto, se crea para-xileno de los otros isómeros de xileno. Segundo, la combinación de catalizador de isomerización de etilbenceno y catalizador de desalquilación de etilbenceno en el procedimiento de isomerización convierte el etilbenceno en xilenos mezclados adicionales, así como convierte el etilbenceno en un co-producto de benceno. Como el etilbenceno hierve en el mismo intervalo que los isómeros de xileno, no es económico recuperar/retirar el etilbenceno por destilación, por lo tanto se incluye en la fracción de compuestos aromáticos C8 que se alimenta al procedimiento de adsorción SMB de para-xileno. Es muy deseable retirar tanto etilbenceno como sea posible por pase a fin de que no se acumule en el bucle de reciclado.

Así, una función crítica de la unidad de isomerización es convertir el etilbenceno en isómeros de xileno y benceno por isomerización y desalquilación, u otros medios para retirar etilbenceno, dependiendo del tipo de procedimiento de isomerización empleado. Esta función es crítica debido a que los puntos de ebullición de los cuatro compuestos aromáticos C8 en cuestión se encuentran dentro de un intervalo muy estrecho de 8°C, de 136 °C a 144 °C (véase la Tabla I) .

TABLA I

Compuesto C8 Punto de Ebullición (°C) Punto de Congelación (°C)

etilbenceno 136 -95

para-xileno 138 13

meta-xileno 139 -48

orto-xileno 144 -25

Como se mostró anteriormente, los puntos de ebullición de para-xileno y etilbenceno están separados 2°C. Los puntos de ebullición de para-xileno y meta-xileno están separados sólo 1°C. Como resultado, la destilación fraccionada sería impracticable, requeriría gran equipo, consumo significativo de energía y/o reciclados sustanciales para proporcionar separaciones de xileno eficaces y satisfactorias.

En el tratamiento de reformado para extracción y después una corriente de producto de para-xileno separada, primero se somete el reformado a una separación para retirar material de C7 y más ligero y después se fracciona para formar un material concentrado aromático C8 o corriente enriquecida en xileno, que también incluirá etilbenceno. Esta corriente se somete después a un procedimiento de adsorción para producir un producto de paraxileno esencialmente puro, después se extrae el desorbente y se retira tolueno por fraccionamiento. Como se observó anteriormente, el refinado del procedimiento de adsorción se isomeriza para producir para-xileno de los isómeros C8 en el refinado y el producto de isomerización se recicla al procedimiento de adsorción retirando el paraxileno recién formado. Normalmente se fracciona el refinado isomerizado antes de reciclarse al procedimiento de fraccionamiento inicial aguas arriba de la unidad de adsorción.

En la actualidad, el procedimiento de adsorción para separación de para-xileno de los otros isómeros de xileno y etilbenceno se lleva a cabo a una temperatura de 177°C (350ºF) . El trabajo experimental reciente indica que tratar la sección de adsorción a una temperatura inferior mejora la productividad de la unidad de adsorción SMB. Específicamente, para un tiempo de ciclo constante, la capacidad adsorbente aumenta a medida que disminuye la temperatura de adsorción. Así, se requieren nuevos procedimientos para adaptarse a las modificaciones de los procedimientos de adsorción a la temperatura de funcionamiento.

La patente de EE.UU. 5.763.714 describe un procedimiento en el que se hidrotrata una corriente aromática mixta para retirar olefinas y se fracciona para separar hidrocarburos pesados C9+ en un reactor de la columna de destilación y el material C8 y más ligero se alimenta a una unidad de adsorción selectiva donde se retira el paraxileno. El refinado empobrecido en para-xileno de ahí puede ser sometido a isomerización para formar para-xileno adicional.

La patente de EE.UU. 5.573.645 se refiere a un procedimiento de destilación para la separación de hidrocarburos aromáticos en corrientes hidrocarbonadas que contienen benceno, tolueno y xileno. El procedimiento de destilación incluye en la siguiente secuencia una torre de destilación de benceno, una primera torre de destilación de tolueno, una segunda torre de destilación de tolueno y una torre de destilación de xileno.

Sumario de la invención Para satisfacer la necesidad de una operación a temperatura de adsorción baja, se proporcionan nuevas redes de intercambio de calor integrando las unidades de fraccionamiento de xileno, separación por adsorción e isomerización que permitan la modificación... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir para-xileno de una corriente (11) de alimentación que comprende una mezcla de isómeros aromáticos e hidrocarburos pesados C8, comprendiendo el método:

a) introducir una corriente (11) de alimentación a una zona (12) de fraccionamiento de xileno para producir una corriente (16) enriquecida en xilenos;

b) enfriar la corriente (16) enriquecida en xilenos por transferencia de calor de la corriente (16) enriquecida en xilenos a una o más de, una primera corriente (26) de refinado y una corriente (28) de producto del reactor de isomerización;

c) introducir la corriente (16) enriquecida en xilenos y una corriente (18) de desorbente en una zona de separación de para-xileno y producir una primera corriente (32) enriquecida en para-xileno y la primera corriente (26) de refinado de la corriente (16) enriquecida en xilenos y la corriente (18) de desorbente;

d) calentar la primera corriente (32) enriquecida en para-xileno por transferencia de calor de la corriente (18) de desorbente a la primera corriente (32) enriquecida en para-xileno y alimentar la primera corriente (32) enriquecida en para-xileno calentada a una zona (21) de destilación para producir una segunda corriente (35) enriquecida en paraxileno y parte (23) de la corriente (18) de desorbente;

e) introducir la primera corriente (26) de refinado a una columna (22) de refinado para producir otra parte (24) de la corriente de desorbente y una segunda corriente (45) de refinado;

f) calentar la segunda corriente (45) de refinado por transferencia de calor de la corriente (51) de producto del reactor de isomerización a la segunda corriente (45) de refinado y alimentar la segunda corriente (45) de refinado calentada a una zona (46) de isomerización que convierte la segunda corriente (45) de refinado en la corriente (51) de producto del reactor de isomerización;

g) calentar al menos una porción de la corriente (51, 28) de producto del reactor de isomerización por transferencia de calor de una o más de, una corriente (38) de producto de para-xileno, la corriente (16) enriquecida en xilenos y la corriente (18) de desorbente, a la corriente (51) del producto del reactor de isomerización;

h) calentar la segunda corriente (35) enriquecida en para-xileno por transferencia de calor de la corriente (38) de producto de para-xileno a la segunda corriente (35) enriquecida en para-xileno;

i) alimentar la segunda corriente (35) enriquecida en para-xileno a una columna (36) de acabado para producir la corriente (38) de producto de para-xileno.

2. El método según la reivindicación 1, que comprende además:

alimentar la corriente (51, 28) de producto del reactor de isomerización a una columna (14) desheptanizadora para producir una corriente de destilado de cabeza ligero y una segunda corriente (13) de alimentación;

alimentar la segunda corriente (13) de alimentación a la zona (12) de separación de xileno con la corriente (11) de alimentación.

3. El método según la reivindicación 2, que comprende además:

combinar la parte (24) de la corriente (18) de desorbente de la columna (22) de refinado y la parte (23) de la corriente (18) de desorbente de la zona (21) de destilación para producir la corriente de desorbente de (18) y en el que la corriente (51, 28) de producto del reactor de isomerización se calienta previamente a alimentarse a la columna (14) desheptanizadora por transferencia de calor a la corriente (51, 28) de producto del reactor de isomerización de la corriente (18) de desorbente, la corriente (38) de producto de para-xileno y la corriente (16) enriquecida en xilenos.

4. El método según la reivindicación 1, en el que:

a) la transferencia de calor de la corriente (16) enriquecida en xilenos de la parte (b) a la primera corriente (26) de refinado se lleva a cabo en un primer intercambiador (25) de calor y la transferencia de calor de la corriente (16) enriquecida en xilenos a la corriente (28) desheptanizadora se lleva a cabo en un segundo intercambiador (27) de calor;

b) la transferencia de calor de la corriente (18) de desorbente a la primera corriente (32) enriquecida en para-xileno de la parte (d) se lleva a cabo en un tercer intercambiador (33) de calor y c) la transferencia de calor de la corriente (51) de producto del reactor de isomerización a la segunda corriente (45) de refinado de la parte (f) se lleva a cabo en un cuarto intercambiador (47) de calor.

5. El método según la reivindicación 1, en el que:

a) el calentamiento de la corriente (51, 28) de producto del reactor de isomerización por transferencia de calor de la corriente (38) de producto de para-xileno a la corriente de producto del reactor de isomerización de la parte (g) se lleva a cabo en un quinto intercambiador (42) de calor;

b) el calentamiento de la corriente (51, 28) de producto del reactor de isomerización por transferencia de calor de la corriente (18) de desorbente a la corriente (51, 28) de producto del reactor de isomerización de la parte (g) se lleva a cabo en un sexto intercambiador (34) de calor y c) el calentamiento de la segunda corriente (35) enriquecida en para-xileno por transferencia de calor de la corriente (38) de producto de para-xileno a la segunda corriente (35) enriquecida en para-xileno de la parte (h) se lleva a cabo 10 en un séptimo intercambiador (37) de calor.

6. El método según la reivindicación 1, en el que la corriente (16) enriquecida en xilenos se enfría en la parte (b) a una temperatura que oscila de 121°C a 204°C previamente a introducirse en la zona (17) de separación de paraxileno en la parte (c) .

7. El método según la reivindicación 1, en el que la alimentación (11) comprende una corriente de la cola del 15 separador de reformado.

8. El método según la reivindicación 7, en el que la alimentación (11) comprende además una corriente de la cola de la columna de tolueno y la corriente de la cola del separador de reformado y la corriente de la cola de la columna de tolueno se hacen pasar cada una por un tratador de arcilla previamente a introducirse en la zona (12) de fraccionamiento de xileno.

9. El método según la reivindicación 1, que comprende además hacer pasar la segunda corriente (45) de refinado por un calentador (52) previamente a alimentar la segunda corriente (45) de refinado a la celda (46) de isomerización.

10. El método según la reivindicación 1, que comprende además hacer pasar la corriente (51) de producto del reactor de isomerización por un refrigerador (53) previamente a alimentar la corriente (51) de producto del reactor de isomerización a un separador (31) de efluentes que produce una corriente (55) de reciclado de efluente y una corriente (28) de alimentación desheptanizadora.