Un procedimiento de enfriamiento y destilación para eliminar contaminantes que tienen puntos de ebullición superiores al cloruro de hidrógeno a partir de un gas que contiene cloruro de hidrógeno,

que comprende: a) La compresión de dicho gas que contiene cloruro de hidrógeno. b) El enfriamiento del gas comprimido resultante en un primer intercambiador de calor dando como resultado una primera corriente de condensado y una primera corriente de gas, en el que dicho gas comprimido se enfría a una temperatura suficientemente baja para condensar parcialmente dichos contaminantes y a una velocidad suficientemente baja de tal forma que se impide la formación de niebla. c) La alimentación de dicha primera corriente de gas de dicho primer intercambiador de calor a una columna de destilación que tiene una parte superior y una parte inferior a un punto entre dicha parte superior y dicha parte inferior, para producir una transferencia de masa entre líquido y gas y de esa forma concentrar los contaminantes en la parte inferior de dicha columna y cloruro de hidrógeno gaseoso en la parte superior de dicha columna, d) La alimentación de dicho cloruro de hidrógeno gaseoso de dicha parte superior a un segundo intercambiador de calor con lo que el cloruro de hidrógeno gaseoso se condensa parcialmente para formar una segunda corriente de condensado y una segunda corriente de gas, e) La alimentación de dicha segunda corriente de condensado a dicha parte superior de dicha columna para proporcionar reflujo a dicha columna, f) La alimentación de dicha primera corriente de condensado a dicha columna de destilación por debajo del punto en el que se introduce dicha primera corriente de gas, g) La alimentación de dicha segunda corriente de gas de la etapa d) a dicho primer intercambiador de calor en forma de medio de enfriamiento, h) La recuperación de cloruro de hidrógeno gaseoso purificado de dicho primer intercambiador de calor, y i) La alimentación de dichos contaminantes de la parte inferior de dicha columna a un recipiente de recogida

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para purificar cloruro de hidrógeno anhidro gaseoso (“abreviadamente en inglés aHCl”), y preferiblemente el cloruro de hidrógeno anhidro gaseoso recuperado a partir de un procedimiento de producción de isocianato. En el procedimiento de la presente invención, el contenido de extractos orgánicos clorados se puede reducir desde hasta 1000 ppm en volumen hasta por debajo de 10 ppmm en niveles de volumen. Por lo general, el procedimiento de la invención permite que los niveles de los extractos orgánicos clorados se reduzcan de 1 a 100 ppmm, haciendo que el cloruro de hidrógeno gaseoso tratado se pueda usar en un procedimiento de oxicloración catalítica o un procedimiento Deacon. El gas tratado también es adecuado para la absorción en agua o ácido clorhídrico diluido.

Una serie de procedimientos químicos importantes generan aHCl en forma de un subproducto. Ejemplos de tales procedimientos incluyen procedimientos de cloración, procedimientos de producción de silano y procedimientos de fosgenación. Ya que no se puede disponer de grandes cantidades de aHCl, uno de los desafíos encontrados con cada uno de estos procedimientos es la purificación del aHCl generado para obtener un producto técnico o materia prima que se pueda usar para otros procedimientos. Se han propuesto varios procedimientos para purificar aHCl generado durante procedimientos de producción. El tratamiento térmico del aHCl a temperaturas de 800 ºC hasta 1600 ºC se describe en la patente de Estados Unidos 5.126.119. La condensación y destilación completas bajo presión elevada se describe en la patente de Estados Unidos 4.935.220. Los procedimientos descritos en estas patentes requieren elevadas cantidades de energía y equipo costoso.

En la patente de Estados Unidos 6.719.957 se describe el tratamiento de aHCL a presiones de 5 a 20 bares y temperaturas absolutas y finales por debajo de –20 ºC. El procedimiento descrito en la patente ‘957 da como resultado niveles contaminantes ocasionalmente inaceptables para usar en la producción de cloruro de vinilo. El nivel contaminante conseguido siempre es inaceptable para usar en procedimientos Deacon.

En los procedimientos de fosgenación del mercado para la producción de isocianatos tales como TDI (diisocianato de tolueno), MDI (diisocianato de difenilmetano) y HDI (diisocianato de hexametileno), se forman dos moles de aHCl por grupo isocianato producido. Esta gran cantidad de subproducto se debe usar en un procedimiento secundario.

Un procedimiento secundario de este tipo es la producción de ácido muriático. Sin embargo, el volumen de subproducto de HCl producido supera con frecuencia la demanda del mercado. Otra alternativa es usar el aHCl en un procedimiento de oxicloración catalítica con etileno para producir dicloruro de etileno y finalmente cloruro de vinilo en forma del producto comercial. Este procedimiento catalítico es muy sensible a pequeñas cantidades de compuestos orgánicos, en particular compuestos (cloro–) aromáticos que pueden desactivar el catalizador usado.

Otro procedimiento secundario es el procedimiento Deacon, que produce cloro y agua pasando HCl gaseoso y oxígeno a través de un catalizador metálico de transición. Este procedimiento es muy sensible a pequeñas cantidades de algunos contaminantes, tales como azufre y algunos compuestos orgánicos, que con el paso del tiempo pueden llevar a la desactivación del catalizador y/o colmatación de reactores que a su vez pueden llevar a la formación de subproductos no deseados.

Los disolventes usados de forma más común en la producción de isocianatos son clorobenceno y diclorobenceno (Véase G. Oertel, Polyurethane Handbook, página 66 (Carl Hanser Verlag, Munich (1985)). El aHCl recuperado a partir del procedimiento de fosgenación se satura con estos compuestos cloro–aromáticos. Un enfriamiento súbito intenso del aHCl gaseoso puede reducir el contenido cloro–aromático, pero no al nivel necesario. Otro factor de complicación es el elevado punto de fusión de diclorobenceno (o–isómero: –17,5 °C, p–isómero: +52,8 °C ), que limita la utilidad de este enfoque. Los procedimientos de fosgenación a baja presión tales como los descritos en G. Oertel, Polyurethane Handbook, p. 66 (Carl Hanser Verlag, Munich (1985)), que proporcionan aHCl gaseoso a presión que varía desde presión atmosférica hasta por debajo de 5 bares, contendrán, incluso con enfriamiento súbito intenso, compuestos cloro–aromáticos en concentraciones desde varios cientos de ppm hasta 1000 ppm.

La presente invención tiene varios objetos: i) un procedimiento para la eliminación de uno o más contaminantes de cloruro de hidrógeno gaseoso, ii) un procedimiento para separar pequeñas cantidades de material con elevado punto de ebullición, por ejemplo, compuestos aromáticos(de cloro) de grandes volúmenes de HCl anhidro gaseoso; y iii) un procedimiento para reducir la concentración de contaminantes tales como compuestos aromáticos (de cloro) en HCl anhidro gaseoso hasta <100 ppmm.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 ilustra de forma esquemática un diagrama de flujo para la presente invención.

La Figura 2 ilustra de forma esquemática una segunda realización de la presente invención.

La Figura 3 ilustra de forma esquemática una realización preferida de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La presente invención está ampliamente dirigida a un procedimiento de enfriamiento y destilación para eliminar contaminantes que tienen puntos de ebullición superiores al cloruro de hidrógeno de un gas que contiene cloruro de hidrógeno que comprende:

a) La compresión de dicho gas que contiene cloruro de hidrógeno.

b) El enfriamiento del gas comprimido resultante en un primer intercambiador de calor dando como resultado una primera corriente de condensado y una primera corriente de gas, en el que dicho gas comprimido se enfría a una temperatura suficientemente baja para condensar parcialmente dichos contaminantes y a una velocidad suficientemente baja de tal forma que se impide la formación de niebla.

c) La alimentación de dicha primera corriente de gas de dicho primer intercambiador de calor a una columna de destilación que tiene una parte superior y una parte inferior hasta un punto entre dicha parte superior y dicha parte inferior, para producir una transferencia de masa entre líquido y gas y de esa forma concentrar los contaminantes en la parte inferior de dicha columna y cloruro de hidrógeno gaseoso en la parte superior de dicha columna,

d) La alimentación de dicho cloruro de hidrógeno gaseoso desde dicha parte superior hasta un segundo intercambiador de calor con lo que el cloruro de hidrógeno gaseoso se condensa parcialmente para formar una segunda corriente de condensado y una segunda corriente de gas,

e) La alimentación de dicha segunda corriente de condensado a dicha parte superior de dicha columna para proporcionar reflujo a dicha columna,

f) La alimentación de dicha primera corriente de condensado a dicha columna de destilación por debajo del punto en el que se introduce dicha primera corriente de gas,

g) La alimentación de dicha segunda corriente de gas de la etapa d) a dicho primer intercambiador de calor en forma de medio de enfriamiento,

h) La recuperación de cloruro de hidrógeno gaseoso purificado de dicho primer intercambiador de calor, y

i) La alimentación de dichos contaminantes de la parte inferior de dicha columna hasta un recipiente de recogida.

En la etapa de compresión (etapa a)), el gas se comprime preferiblemente a una presión de 5 a 30 bares absolutos.

Los contaminantes contenidos en la corriente de gas son preferiblemente compuestos aromáticos clorados. En una realización preferida, la corriente de gas también contiene un contaminante con un intervalo de ebullición intermedio entre el punto de ebullición del cloruro de hidrógeno y el punto de ebullición del compuesto aromático clorado. El contaminante intermedio se elimina de la columna de destilación, subsiguientemente se despresuriza, y se descarta. En una realización especialmente preferida, el contaminante intermedio es fosgeno.

En la etapa de enfriamiento (etapa b)), el gas contaminado de entrada se enfría lentamente. La diferencia de temperatura entre la... [Seguir leyendo]

1.– Un procedimiento de enfriamiento y destilación para eliminar contaminantes que tienen puntos de ebullición superiores al cloruro de hidrógeno a partir de un gas que contiene cloruro de hidrógeno, que comprende:

a) La compresión de dicho gas que contiene cloruro de hidrógeno.

b) El enfriamiento del gas comprimido resultante en un primer intercambiador de calor dando como resultado una primera corriente de condensado y una primera corriente de gas, en el que dicho gas comprimido se enfría a una temperatura suficientemente baja para condensar parcialmente dichos contaminantes y a una velocidad suficientemente baja de tal forma que se impide la formación de niebla.

c) La alimentación de dicha primera corriente de gas de dicho primer intercambiador de calor a una columna de destilación que tiene una parte superior y una parte inferior a un punto entre dicha parte superior y dicha parte inferior, para producir una transferencia de masa entre líquido y gas y de esa forma concentrar los contaminantes en la parte inferior de dicha columna y cloruro de hidrógeno gaseoso en la parte superior de dicha columna,

d) La alimentación de dicho cloruro de hidrógeno gaseoso de dicha parte superior a un segundo intercambiador de calor con lo que el cloruro de hidrógeno gaseoso se condensa parcialmente para formar una segunda corriente de condensado y una segunda corriente de gas,

e) La alimentación de dicha segunda corriente de condensado a dicha parte superior de dicha columna para proporcionar reflujo a dicha columna,

f) La alimentación de dicha primera corriente de condensado a dicha columna de destilación por debajo del punto en el que se introduce dicha primera corriente de gas,

g) La alimentación de dicha segunda corriente de gas de la etapa d) a dicho primer intercambiador de calor en forma de medio de enfriamiento,

h) La recuperación de cloruro de hidrógeno gaseoso purificado de dicho primer intercambiador de calor, y

i) La alimentación de dichos contaminantes de la parte inferior de dicha columna a un recipiente de recogida.

2. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que los contaminantes contenidos en la corriente de gas son compuestos aromáticos clorados.

3. El procedimiento de la Reivindicación 2, en el que la corriente de gas también contiene un contaminante con un intervalo de ebullición intermedio entre el punto de ebullición del cloruro de hidrógeno y el punto de ebullición del compuesto aromático clorado.

4. El procedimiento de la Reivindicación 3, en el que dicho producto intermedio es fosgeno y dicho producto intermedio se elimina de dicha columna de destilación.

5. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que la temperatura del gas comprimido se reduce a una temperatura desde +10 ºC a -25 ºC en dicho primer intercambiador.

6. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que en la etapa a), el gas se comprime a una presión de 5 a 30 bares absolutos.

7. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que la etapa f) comprende

f1) la alimentación de dicho primer condensado a un recipiente (o recipientes) de separación para atrapar sólidos y en el que se forman una corriente de sólidos y una corriente de condensado rebosado,

f2) la alimentación de dicha corriente de condensado rebosado a dicha columna de destilación en un punto por debajo del punto en el que se introduce la primera corriente de gas.

8. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que la etapa e) comprende:

e1) la alimentación de dicha segunda corriente de condensado a uno o más recipientes de separación usados para atrapar cualquier sólido presente y para formar una corriente de sólidos y una tercera corriente de condensado,

e2) la alimentación de dicha tercera corriente de condensado a dicha parte superior de dicha columna para proporcionar reflujo a dicha columna.

9. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que la etapa i) comprende i1) la alimentación de líquido de la parte inferior de dicha columna a un evaporador para generar vapores de destilación para la parte inferior de la columna, y en la que el evaporador calienta dicho líquido a flujo de calor bajo de tal forma que se impide la acción espumante e

i2) la eliminación de cualquier líquido restante del evaporador a un recipiente de recogida para su retirada.

10. El procedimiento de la Reivindicación 9, en el que el evaporador está diseñado para impedir la formación de espuma y tiene un flujo de calor desde 5674,5 kJ/(m2h) (500 BTU/h/pie2) a 226980 kJ/(m2h) (2000 BTU/ h/pie2) como límite inferior y desde 34047 kJ/(m2h) (3000 BTU/ h/pie2) a 340470 kJ/(m2h) (30000 BTU/ h/pie2) como límite superior.

11) El procedimiento de la Reivindicación 9, en el que una parte del líquido eliminado del evaporador comprende cloruro de hidrógeno y contaminantes y se pulveriza en la corriente de gas que se introduce en el primer intercambiador de calor.

12) El procedimiento de la Reivindicación 9, en el que del 5 % al 95 % en peso del líquido introducido en dicho evaporador se evapora.

13. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que el cloruro de hidrógeno gaseoso purificado del primer intercambiador de calor se purifica adicionalmente por medio del tratamiento con carbón vegetal activado.

14. Un procedimiento de enfriamiento y destilación para eliminar contaminantes que tienen puntos de ebullición superiores al cloruro de hidrógeno de un gas que contiene cloruro de hidrógeno, que comprende:

a) La compresión de dicho gas que contiene cloruro de hidrógeno.

b) El enfriamiento del gas comprimido resultante en un primer intercambiador de calor dando como resultado una primera corriente de condensado y una primera corriente de gas, en el que dicho gas comprimido se enfría a una temperatura suficientemente baja para condensar parcialmente dichos contaminantes y a una velocidad suficientemente baja de tal forma que se impide la formación de niebla.

c) La alimentación de dicha primera corriente de gas de dicho primer intercambiador de calor a una columna de destilación que tiene una parte superior y una parte inferior hasta un punto entre dicha parte superior y dicha parte inferior, para producir una transferencia de masa entre líquido y gas y de esa forma concentrar los contaminantes en la parte inferior de dicha columna y cloruro de hidrógeno gaseoso en la parte superior de dicha columna,

d) La alimentación de dicho cloruro de hidrógeno gaseoso desde dicha parte superior hasta un lado de una caldera de vaporización rápida de un tercer intercambiador de calor y la alimentación de dichos contaminantes desde la parte inferior de dicha columna hasta el otro lado de dicho tercer intercambiador de calor para vaporizar rápidamente contra, y enfriar, el cloruro de hidrógeno gaseoso que pasa a través de dicho tercer intercambiador de calor, por lo que se forman las siguientes corrientes:

1. una segunda corriente de gas que contiene contaminantes,

2. una corriente de contaminantes,

3. una tercera corriente de gas enfriado, y

4. una segunda corriente de condensado,

e) La alimentación de dicha tercera corriente de gas a un segundo intercambiador de calor con lo que el cloruro de hidrógeno gaseoso se condensa parcialmente para formar una tercera corriente de condensado y una cuarta corriente de gas,

f) La combinación de dicha segunda corriente de condensación y dicha tercera corriente de condensación y la alimentación de la corriente combinada resultante a dicha parte superior de dicha columna para proporcionar reflujo a dicha columna,

g) La alimentación de dicha primera corriente de condensado a dicha columna de destilación por debajo del punto en el que se introduce dicha primera corriente de gas,

h) La alimentación de dicha cuarta corriente de gas de la etapa d) a dicho primer intercambiador de calor en forma de medio de enfriamiento, y

i) La recuperación de cloruro de hidrógeno gaseoso purificado a partir de dicho primer intercambiador de calor.