Producción de ácido dicarboxílico con calentamiento directo con efluente gaseoso.

Un proceso para producir un ácido dicarboxílico aromático, comprendiendo dicho proceso:

(a) oxidar un compuesto aromático en al menos un oxidante, produciendo así un efluente gaseoso de oxidante y un producto de oxidante que comprende un ácido dicarboxílico aromático;

(b) introducir al menos una porción de dicho efluente gaseoso oxidante en un sistema de recuperación de disolvente, produciendo así un efluente gaseoso desprovisto de disolvente y un disolvente recuperado;

(c) añadir productos de combustión calientes a dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente,

proporcionando así un efluente gaseoso calentado que comprende COV; y

(d) pasar al menos una porción de dicho efluente gaseoso calentado a través de un turboexpansor, pasando a través de dicho turboexpansor al menos un 50 % en moles de los compuestos de hidrocarbilo presentes en dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente que salen de dicho sistema de recuperación de disolvente.

Producción de ácido dicarboxílico con calentamiento directo con efluente gaseoso

Antecedentes Es conocido recuperar la mayor parte del disolvente vaporizado de un efluente gaseoso de reacción pasándolo a través de al menos un medio de refrigeración, absorción y/o destilación, produciendo un disolvente recuperado licuado. Es generalmente deseable maximizar la recuperación del efluente gaseoso de la reacción de compuestos vaporizados que contienen al menos un enlace hidrocarbilo, denominados en la presente memoria “compuestos de hidrocarbilo”, “compuestos orgánicos volátiles” y “COV”.

Es conocido usar al menos un medio de destilación para eliminar del disolvente recuperado una cantidad de agua en exceso, que se coproduce en grandes cantidades por la oxidación parcial de pX. Son conocidos diversos diseños para usar energía derivada de la oxidación parcial de pX para al menos una parte del aporte de energía requerido para hacer funcionar un medio de destilación.

El término “agua de formación de TPA” se define en la presente memoria como 0, 340 kg de agua por kg de alimentación de pX de pureza comercial. Esta proviene de la reacción pretendida de formación de TPA a partir de pX 20 según la estequiometría: pX + 3 O2 proporciona TPA + 2 H2O. A pesar de que existen pequeñas cantidades de impurezas en el pX de pureza comercial y de que una pequeña cantidad de pX está suboxidado y/o sobreoxidado, las instalaciones de fabricación modernas producen pX de pureza comercial que comprende cantidades muy pequeñas de impurezas y que convierten dicha alimentación en TPA bruto y/o purificado con muy altos rendimientos. Preferiblemente, el rendimiento global del producto sólido de TPA, bruto y/o purificado, es de al menos aproximadamente 96 o 97 o 98 o 99 % en moles basado en la masa de alimentación de pX de pureza comercial dividida entre el peso molecular de 106, 16 g/mol. Preferiblemente, la alimentación de pX de pureza comercial comprende al menos una fracción de masa de pX de aproximadamente 0, 990 o 0, 995, 0, 997 o 0, 998.

Es también conocido recuperar energía, tanto energía térmica como trabajo de eje mecánico, de una porción del

efluente gaseoso en diversas combinaciones junto con la recuperación de disolvente vaporizado. Un procedimiento conocido de recuperación de energía es usar al menos una porción del efluente gaseoso para hervir un fluido de trabajo, por ejemplo agua o pentano, produciendo un vapor. Este vapor se usa para transferir calor a otro usuario, o se reduce la presión del vapor mediante un expansor, típicamente un turboexpansor, produciendo la provisión de trabajo de eje. La recuperación de energía de un turboexpansor puede convertirse directamente en trabajo mecánico, tal como accionando un compresor de suministro de aire u otra maquinaria móvil, o en energía eléctrica accionando un generador eléctrico giratorio conectado a una red de distribución y consumo de energía.

Otro procedimiento conocido de recuperación de energía es pasar al menos una porción del efluente gaseoso que comprende dinitrógeno a través de un turboexpansor. La recuperación de energía de un turboexpansor puede convertirse directamente en trabajo mecánico, tal como accionando un compresor de suministro de aire u otra maquinaria móvil, o en energía eléctrica accionando un generador eléctrico giratorio conectado a una red de distribución y consumo de energía.

Es también conocido enviar una porción significativa de agua en forma de vapor del efluente gaseoso a un medio de 45 descomposición térmica oxidativa (DTO) , en el que los contaminantes gaseosos y COV nocivos, por ejemplo, monóxido de carbono, ácido acético, acetato de metilo, para-xileno y bromuro de metilo, se convierten en vertidos más aceptables ambientalmente, por ejemplo vapor de agua y dióxido de carbono. Ciertos sistemas convencionales dan a conocer expulsar “el agua de reacción” en forma de vapor de un reactor de oxidación de para-xileno a un dispositivo de descomposición térmica para la eliminación de contaminantes nocivos.

Los documentos WO 99/41221 A1, WO 97/27168 A1 y US 5.723.656 dan a conocer procesos de oxidación a ácido tereftálico con recuperación de energía usando una unidad expansora.

Resumen 55 Los inventores han descubierto realizaciones preferidas no contempladas en la técnica anterior. Las realizaciones de la presente invención pueden proporcionar una mayor cantidad de recuperación de potencia de trabajo de eje del efluente gaseoso de reacción de ciertos medios de reacción de oxidación, tanto para la generación de energía eléctrica como directamente para usos mecánicos, y/o expulsar una cantidad de vapor de agua aún mayor que el agua de formación de TPA y/o una DTO automantenida (autoalimentada) . Ciertas realizaciones de la invención pueden incluso proporcionar una instalación combinada de pX a TPA a PET que efectivamente no produce agua residual líquida.

En una realización preferida, la invención comprende pasar sustancialmente todo el efluente gaseoso de la reacción de oxidación, incluyendo tanto las fuentes del reactor de oxidación primarias como secundarias con las alimentaciones tanto de pX como de mX, a través de un sistema de recuperación de disolvente y destilación compartido, después a través de una etapa de sobrecalentamiento y después a través de un turboexpansor de 2 etapas, que comprende calentamiento entre etapas para producir una mayor cantidad de trabajo de eje. Esta configuración permite exportar energía eléctrica más allá del consumo de los compresores de aire del proceso y las bombas de líquido y suspensión densa del proceso. Se usa vapor reevaporado del condensado en los calentadores del turboexpansor en otra porción del proceso de TPA. Después del turboexpansor, se condensa una porción del vapor de agua del efluente gaseoso de la reacción de oxidación, proporcionando agua líquida para diversos usos del proceso; y se deja el resto del vapor de agua en el efluente gaseoso, que se envía a un medio de DTO. Opcionalmente, se usa combustión directa para calentar el efluente gaseoso, en lugar de calentamiento con vapor,

proporcionando supercalentamiento en un turboexpansor. Opcionalmente, se reduce la presión de salida de un turboexpansor recomprimiendo el efluente gaseoso después de pasar a través de un medio condensador y un medio separador de vapor-líquido.

Además, se prefieren las siguientes realizaciones para otros aspectos del proceso de la invención:

20

! Se prefiere dejar suficiente valor de combustible en el efluente gaseoso de tal modo que su reducción

ambiental en una DTO, preferiblemente un oxidante térmico regenerativo (OTR) , sea sustancialmente, más

preferiblemente completamente, autocalentable sin adición de combustibles no presentes en el efluente

gaseoso de reacción. Es aún más preferido que una cantidad sustancial de este valor de combustible

25 proceda del acetato de metilo (AcOMe) , un subproducto conocido de oxidación de pX a ácido acético. Los

inventores han descubierto cómo mantener la formación de acetato de metilo suficientemente baja de tal

modo que el considerable coste de capital y operativo de aislar el acetato de metilo y recuperar por

hidrólisis el contenido de ácido acético no esté justificado cuando se considera frente a añadir combustible

adquirido a un OTR.

30 ! Se forma a menudo agua condensada del vapor de agua ambiental en sistemas de compresión que

proporcionan aire ambiental a reactores de oxidación de TPA, y esta agua está potencialmente

contaminada con lubricantes y fluidos de sellado. Se prefiere que esta agua ambiental condensada se

reciba en los líquidos de proceso de TPA, por ejemplo, como agua de lavado, agua de inactivación, agua

de reflujo, o se use como agua de uso general, por ejemplo como agua de relleno de torre de refrigeración,

35 en lugar de enviarse directamente a una instalación de tratamiento de agua residual líquida.

! Después de la eliminación y/o descomposición térmica de los COV del efluente gaseoso, muchos

escenarios requieren la eliminación del bromuro de hidrógeno de dicho efluente gaseoso tratado antes de

liberar al medio ambiente. Este lavado se realiza a menudo mediante lavado acuoso produciendo una sal

de bromo, por ejemplo, usando una disolución acuosa de hidróxido de sodio y bisulfito de sodio para lavar y

40 producir bromuro de sodio. Los inventores han descubierto que el agua de purgado usada para controlar el

contenido de sólidos disueltos en dicha agua de lavado se usa ventajosamente como agua de uso general,

por ejemplo, agua de relleno de torre... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para producir un ácido dicarboxílico aromático, comprendiendo dicho proceso:

(a) oxidar un compuesto aromático en al menos un oxidante, produciendo así un efluente gaseoso de oxidante y un producto de oxidante que comprende un ácido dicarboxílico aromático;

(b) introducir al menos una porción de dicho efluente gaseoso oxidante en un sistema de recuperación de disolvente, produciendo así un efluente gaseoso desprovisto de disolvente y un disolvente recuperado;

(c) añadir productos de combustión calientes a dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente, 10 proporcionando así un efluente gaseoso calentado que comprende COV; y

(d) pasar al menos una porción de dicho efluente gaseoso calentado a través de un turboexpansor, pasando a través de dicho turboexpansor al menos un 50 % en moles de los compuestos de hidrocarbilo presentes en dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente que salen de dicho sistema de recuperación de disolvente.

2. El proceso según la reivindicación 1, en el que dichos productos de combustión calientes se añaden a dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente a una cantidad suficiente para mantener dicho efluente gaseoso calentado a una temperatura que es al menos 5 ºC superior a su temperatura de punto de rocío local en todos los puntos durante el paso de dicho efluente gaseoso calentado a través de dicho turboexpansor.

3. El proceso según la reivindicación 1, en el que la temperatura de dicho efluente gaseoso calentado es al menos 10 ºC mayor que la temperatura de dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente.

4. El proceso según la reivindicación 1, en el que la cantidad de energía térmica añadida a dicho efluente

gaseoso desprovisto de disolvente por dicho producto de combustión caliente es de al menos 100 W/kg de dicho compuesto aromático alimentado a dicho oxidante.

5. El proceso según la reivindicación 1, en el que la cantidad de energía térmica añadida a dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente por dicho producto de combustión caliente es de al menos 1.000 W/kg de dicho 30 compuesto aromático alimentado a dicho oxidante.

6. El proceso según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente oxidar un combustible con dioxígeno, produciendo así dichos productos de combustión calientes, en que dicho combustible comprende compuestos de hidrocarbilo.

7. El proceso según la reivindicación 6, en el que dicho combustible comprende predominantemente metanol, etanol, metano, propano, butano y/o fueloil.

8. El proceso según la reivindicación 6, en el que dicho combustible comprende al menos un 50 % en 40 peso de metano.

9. El proceso según la reivindicación 6, que comprende adicionalmente comprimir aire en un compresor de aire, proporcionando así aire comprimido, que comprende adicionalmente introducir una primera porción de dicho aire comprimido en dicho oxidante, que comprende adicionalmente usar una segunda porción de dicho aire 45 comprimido para suministrar al menos una porción de dicho dioxígeno usado para oxidar dicho combustible.

10. El proceso según la reivindicación 9, en el que no se usa un catalizador de oxidación para promover dicha oxidación de dicho combustible.

11. El proceso según la reivindicación 10, en el que al menos un 10 % en peso de los compuestos de hidrocarbilo presentes en dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente no se queman antes de salir de la última etapa de dicho turboexpansor.

12. El proceso según la reivindicación 11, en el que se pasa a través de dicho turboexpansor al menos un 55 50 % del acetato de metilo presente en dicho efluente gaseoso desprovisto de disolvente de dicho sistema de recuperación de disolvente.

13. El proceso según la reivindicación 1 o 6, que comprende adicionalmente enfriar un efluente gaseoso de turboexpansor que sale de la última etapa de dicho turboexpansor en un condensador de efluente gaseoso,

condensando así el vapor de agua presente en dicho efluente gaseoso de turboexpansor y proporcionando así un efluente de condensador que comprende un efluente gaseoso de condensador y un líquido condensado.

14. El proceso según la reivindicación 13, que comprende adicionalmente pasar al menos una porción de

dicho efluente de condensador a través de un recipiente de separación de vapor-líquido, separando así dicho efluente de condensador en un efluente gaseoso de separación de vapor-líquido y un líquido de separación de vapor-líquido.

15. El proceso según la reivindicación 14, que comprende adicionalmente someter al menos una porción de dicho efluente gaseoso de separación de vapor-líquido a degradación oxidativa térmica (DOT) en un dispositivo de DOT, produciendo así efluente gaseoso de DOT.

16. El proceso según la reivindicación 15, que comprende adicionalmente tratar dicho efluente gaseoso de DOT en un lavador de bromo, produciendo así un efluente gaseoso desprovisto de bromo. 15

17. El proceso según la reivindicación 1 o 6, en el que dicho compuesto aromático es para-xileno y/o meta-xileno.