MX2015003573A - Pre-absorbedor de extraccion de butadieno. - Google Patents

Abstract

Se describe un proceso para recuperar butadieno de una fracción de C4. El proceso puede incluir: poner en contacto un vapor mezclado de C4 que comprende butano, buteno y butadieno, con un solvente que comprende un solvente orgánico y agua en una columna de pre-absorbedor de butadieno para recuperar la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno y agua y una primera fracción de fondo que comprende el solvente orgánico butadieno y al menos una porción del buteno; y alimentar la primera fracción de fondo a una unidad de extracción de butadieno para recuperar una fracción de buteno, una fracción cruda de butadieno y una fracción de solvente.

Description

PRE-ABSORBEDOR DE EXTRACCION DE BUTADIENO Campo de la Invención Las modalidades descritas en la presente se refieren a la recuperación de butadieno a partir de una corriente de hidrocarburos mezclados. De manera más específica, las modalidades descritas en la presente se refieren a la recuperación de una corriente de butadieno crudo a partir de una corriente de hidrocarburos C4 mezclados usando una columna de pre-absorbedor de butadieno que se puede integrar con una columna extractiva de destilación para la recuperación eficiente de butadieno.

Antecedentes de la Invención El butadieno es un importante producto químico base importante y se usa, por ejemplo, para preparar cauchos sintéticos (homopolímeros de butadieno, caucho de estireno-butadieno o caucho de nitrilo) o para preparar terpolímeros termoplásticos (copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno). También, el butadieno se convierte a sulfolano, cloropreno y 1,4-hexametilenodiamina (mediante 1,4-diclorobuteno y adiponitrilo). La dimerización de butadieno también permite que se genere vinilciclohexeno, que se puede deshidrogenar para formar estireno.

Se puede preparar butadieno a partir de hidrocarburos saturados por proceso de refinación o por procesos de pirólisis térmica (pirólisis con vapor), caso en el cual se usa típicamente nafta como la materia prima. En el transcurso de la refinación o pirólisis con vapor de nafta, se obtiene una mezcla de metano, etano, eteno, acetileno, propano, propeno, propino, aleño, butenos, butadieno, butinos, metilaleno, e hidrocarburos de C4 o superiores.

Los procesos típicos para recuperar butadieno a partir de corrientes C4 mezcladas incluyen procesos de destilación extractiva, que pueden incorporar el uso de solventes selectivos. Los ejemplos de procesos de destilación extractiva se encuentran, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos Nos. 7,393,992, 7,482,500, 7,226,527, 4,310,388, y 7,132,038, entre otras.

Los procesos de recuperación de butadieno usan típicamente sistemas de destilación extractiva de 3 o 4 columnas para separar una corriente C4 mezclada en tres fracciones de producto, que incluyen una corriente de ligeros/butano/butenos (producto refinado-1), un producto de butadieno crudo, que se puede enviar a un sistema convencional de destilación para purificación adicional, y una corriente de acetilenos C4 concentrados, que se puede enviar a una unidad de hidrogenación selectiva o recielar a una pirolizador. Las columnas usadas pueden incluir una columna principal de lavado, una columna rectificadora, que está construida típicamente de forma física separadamente de la columna de lavado debido a las limitaciones de altura, y una columna de lavado posterior, que se puede combinar con la columna rectificadora en un diseño de columna de paredes divididas.

Para incrementar la recuperación de butadieno de estos procesos, se puede usar un pre-fraccionador independiente para incrementar la concentración de butadieno de la alimentación diluida por destilación convencional. Las desventajas de usar pre-fraccionamiento por destilación convencional incluyen la dificultad téenica y el costo asociado con separar los butanos/butenos y butadieno, que tienen una volatilidad relativamente baja.

Otro método propuesto para incrementar la recuperación de butadieno ha sido incorporar un sistema depurador/extractor independiente para procesar el gas de alimentación, concentrando el butadieno en el gas de alimentación al remover una porción de los butanos/butenos. Las desventajas de usar un depurador/extractor para procesar la corriente de alimentación incluyen los costos de equipo.

Además, las unidades de extracción de butadieno se pueden descongestionar parcialmente o expandir al reemplazar las bandejas existentes (válvula o tamiz) con empaquetamiento aleatorio (por ejemplo, empaquetamiento aleatorio de alto desempeño IMTP*® disponible de Koch-Glitsch LP, Wichita, KS), o al reemplazar el empaquetamiento existente con un empaquetamiento de alta eficiencia (por ejemplo, Raschig Super-Rings disponible de Raschig GmbH, Ludwigshafen) en las 3 (o 4) columnas en el área de destilación extractiva. Las desventajas del empaquetamiento de alta eficiencia incluyen su incapacidad para incrementar la capacidad más allá de un cierto punto. Por ejemplo, el remplazo de bandejas con el empaquetamiento IMTP permitirá en general un incremento de 25 a 40% de la capacidad, y al reemplazar empaquetamiento IMTP con empaquetamiento de alta capacidad, permitirá en general un incremento adicional de 10 a 15% en la capacidad. También, el área de destilación convencional también debe ser descongestionada adicionalmente o expandida a un grado correspondiente.

Breve Descripción de la Invención Las modalidades descritas en la presente proporcionan procesos mejorados para preparar butadieno a partir de corrientes diluidas de hidrocarburos C4 mezclados. De manera más específica, las modalidades descritas en la presente proporcionan la recuperación de una corriente de butadieno crudo a partir de una corriente de hidrocarburos C4 mezclados usando una columna de pre-absorbedor de butadieno, que se puede integrar con una columna de destilación extractiva, permitiendo la recuperación eficiente de butadieno.

En un aspecto, las modalidades descritas en la presente se refieren a un proceso para recuperar butadieno a partir de una fracción de C4. El proceso puede incluir: poner en contacto una corriente C4 mezclada que comprende butano, buteno y butadieno, con un solvente que comprende un solvente orgánico y agua en una columna de pre-absorbedor de butadieno para recuperar una fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua, y una primera fracción de fondo que comprende el solvente orgánico, butadieno, y al menos una porción del buteno; y alimentar la primera fracción de fondos a una unidad de extracción de butadieno para recuperar una fracción de buteno, una fracción de butadieno crudo, y una fracción de solvente.

La unidad de extracción de butadieno puede comprender, por ejemplo, una columna de lavado principal y una columna rectificadora/de lavado posterior. La fracción de fondos de pre-absorbedor entonces se puede poner en contacto con solvente adicional que comprende el solvente orgánico y agua en la columna de lavado principal para recuperar una fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua y una segunda fracción de fondos que comprende el solvente orgánico y butadieno. El butadieno del solvente orgánico entonces se puede separar en la columna de rectificador/lavado posterior para recuperar la fracción de solvente y la fracción de butadieno crudo. El solvente recuperado, o una porción de la misma, entonces se puede recielar a la columna de pre-absorbedor y la columna de lavado principal como el solvente orgánico.

En otras modalidades, el pre-absorbedor y la columna de lavado principal pueden compartir un sistema común de la parte alta. Por ejemplo, la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua y la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua se pueden alimentar a un sistema común de condensación de la parte alta para condensar al menos una porción de la corriente combinada de la parta alta.

La corriente de hidrocarburos C4 mezclados se puede proporcionar por al menos uno de pirólisis, deshidrogenación oxidativa, y deshidrogenación no oxidativa de una corriente de hidrocarburos C4 que comprende butano en uno o más reactores de deshidrogenación para producir una corriente de gas de producto que comprende butano, buteno y butadieno. En este caso, una porción de una o ambas de la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua y la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua se puede reciclar al proceso de producción de butadieno, corriente arriba, tal como el uno o más reactores de deshidrogenación.

En algunas modalidades, la columna de pre-absorbedor de butadieno se puede operar tal que la concentración de butadieno con relación a los hidrocarburos C4 totales en la primera fracción de fondos es al menos 40 por ciento en peso. En varias modalidades, el solvente orgánico comprende N-metil-pirrolidona.

En otro aspecto, las modalidades descritas en la presente se refieren a un proceso para modernizar un sistema de extracción de butadieno para recuperar butadieno de una corriente C4 mezclada que comprende butano, buteno y butadieno, el sistema que comprende una columna de lavado principal para poner en contacto una corriente C4 mezclada gaseosa con un solvente o mezcla de solventes para recuperar una fracción de la parte alta que comprende butano y buteno y una fracción de fondos que comprende butadieno y el solvente o mezcla de solventes. El proceso para modernización puede incluir: instalar la columna de pre-absorbedor de butadieno para poner en contacto la corriente C4 mezclada gaseosa con el solvente o mezcla de solvente para recuperar una fracción de la parte alta que comprende butano y buteno y una fracción de fondos que comprende butadieno, al menos una porción del buteno y el solvente o mezcla de solventes; poner en contacto para fluidos la columna de pre-absorbedor de butadieno con la columna de lavado principal para poner en contacto la fracción de fondos con solvente adicional para recuperar una fracción de la parte alta que comprende el buteno y una fracción de fondos que comprende el butadieno, el solvente, y el solvente adicional; e instalar un distribuidor de líquido en la columna de lavado principal para distribuir la fracción de fondos alimentada a la columna de lavado principal. En algunas modalidades, el proceso de modernización puede incluir tambien conectar para fluidos el pre-absorbedor de butadieno a un sistema existente de la parte alta de la columna de lavado principal.

En otro aspecto, las modalidades descritas en la presente se refieren a un sistema para recuperar butadieno de una fracción de hidrocarburos C4 mezclados. El sistema puede incluir: una columna de pre-absorbedor de butadieno para poner en contacto una corriente C4 mezclada que comprende butano, buteno y butadieno, con un solvente que comprende un solvente orgánico y agua para recuperar una fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua, y una primera fracción de fondos que comprende el solvente orgánico, butadieno, y al menos una porción del buteno; y una unidad de extracción de butadieno para separar la primera fracción de fondos para recuperar una fracción de buteno, una fracción de butadieno crudo, y una fracción de solvente.

La unidad de extracción de butadieno también puede incluir una columna de lavado principal para poner en contacto la fracción de fondos con solvente adicional que comprende el solvente orgánico y agua para recuperar una fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua y una segunda fracción de fondos que comprende el solvente orgánico y butadieno; y una columna de rectificador/lavado posterior para separar el butadieno del solvente orgánico para recuperar la fracción de solvente y la fracción de butadieno crudo. En varias modalidades, el sistema también puede incluir: uno o más conductos de fluido para recielar al menos una porción de la fracción de solvente a la columna de pre-absorbedor y la columna de lavado principal como el solvente orgánico; uno o más sistemas de condensación de parte alta para condensar al menos una porción de i) la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua, ii) la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua, o iii) una corriente combinada de la parte que comprende una mezcla de i) y ii); uno o más reactores para al menos uno de pirólisis, deshidrogenación oxidativa, y deshidrogenación no oxidativa de una corriente de hidrocarburos C4 que comprende butano para producir una corriente de gas de producto que comprende butano, buteno y butadieno, y un conducto de fluido para alimentar al menos una porción de la corriente de gas de producto a la columna de pre-absorbedor de butadieno; uno o más conductos de fluido para reciclar al menos una porción de una o ambas de la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua y la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua al por lo menos uno o más reactores; y/o un sistema de control para operar la columna de pre-absorbedor de butadieno tal que la concentración de butadieno con relación a los hidrocarburos C4 totales en la primera fracción de fondos es al menos 40 por ciento en peso.

Otros aspectos y ventajas serán evidentes de la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas.

Breve Descripción de las Figuras La figura 1 es un diagrama simplificado de flujo de un proceso para la recuperación de butadieno de acuerdo a las modalidades de la presente.

La figura 2 es un diagrama simplificado de flujo un proceso para la recuperación de butadieno de acuerdo a modalidades de la presente.

Descripción Detallada de la Invención Las modalidades descritas en la presente se refieren a la recuperación de butadieno a partir de una corriente de hidrocarburos mezclados. De manera más específica, las modalidades descritas en la presente se refieren a la recuperación de una corriente de butadieno crudo de una corriente de hidrocarburos C4 mezclados usando una columna de pre-absorbedor de butadieno que se puede integrar con una columna de destilación extractiva para la recuperación eficiente de butadieno. Se ha encontrado que el proceso de destilación extractiva para la recuperación de butadieno se puede mejorar bastante por la integración de una columna de pre-absorbedor y columna de lavado, y puede dar por resultado eficiencia energética y/o de separación permitiendo mayores velocidades de procesamiento y expansión de los procesos existentes de recuperación de butadieno.

Con referencia ahora a la figura 1, se ilustra un diagrama simplificado de flujo de proceso para recuperar butadieno a partir Ode una fracción C4 acuerdo a las modalidades descritas en la presente. Un solvente selectivo y una corriente C4 mezclada que incluye butanos (n-butano y/o isobutano), butenos (1-buteno, 2-buteno, y/o isobuteno), y butadienos (1,2-butadieno y/o 1,3 butadieno) se puede alimentar mediante las líneas de flujo 2 y 4, respectivamente, a una columna de pre-absorbedor de butadieno 6. La columna de pre-absorbedor 6, en algunas modalidades, puede ser un absorbedor de columna individual, recalentado y sometido a reflujo (no ilustrado). En la columna de pre-absorbedor 6, la corriente C4 mezclada se pone en contacto sobre cuerpos internos apropiados con el solvente selectivo, dando por resultado que al menos una porción del butadieno se absorba en el solvente selectivo. También se puede absorber una porción de los butenos y/o butanos por el solvente selectivo. En algunas modalidades, la destilación extractiva en la columna de pre-absorbedor 6 puede saturar parcialmente o completamente el solvente selectivo con butadieno.

La destilación extractiva de la corriente C4 mezclada en la columna de la pre-absorbedor 6 se puede operar de una manera tal que los componentes de la corriente C4 mezclada para la cual el solvente selectivo tiene una menor afinidad que para el butadieno, en particular, los butanos y butenos, permanece esencialmente en la fase gaseosa, en tanto que el butadieno y los hidrocarburos adicionales para los cuales el solvente selectivo tiene una mayor afinidad que para el butadieno se absorben de manera virtualmente completa por el solvente selectivo. Una fracción de la parte alta que incluye la porción no absorbida de los butanos y butenos se puede recuperar de la columna de pre-absorbedor 6 mediante la línea de flujo 10 (refinado-IA).

El solvente selectivo y el butadieno extraído se pueden recuperar como una fracción de fondos de la columna de pre-absorbedor 6 mediante la línea de flujo 8. La fracción de fondos, que incluye butadieno absorbido, entonces se puede alimentar mediante la línea de flujo 8 a una unidad de extracción de butadieno 12 para el contacto con solvente selectivo adicional alimentado mediante la línea de flujo 14 sobre cuerpos internos apropiados para separar adicionalmente el butadieno del butano y butenos y para la separación del butadieno del solvente selectivo. Por ejemplo, la unidad de extracción de butadieno 12 puede incluir una columna de lavado principal, un rectificador, y una columna de lavado posterior (no ilustrada). También se pueden usar otras configuraciones para las unidades de extracción de butadieno. Se pueden recuperar tres fracciones de producto de la unidad de extracción de butadieno 12, que incluye una fracción de butano/buteno 16 (refinado-IB), una fracción de solvente selectivo 18, y una fracción de butadieno crudo 20. Al menos una porción de la fracción de solvente selectivo 18 se puede recielar a la columna de lavado en la unidad de extracción de butadieno 12 y/o la columna de pre-absorbedor 6.

En algunas modalidades, las fracciones de refinado 1A y IB (fracción de butano/buteno 16 y fracción de la parte alta 10) se pueden combinar y reciclar a un proceso de pirólisis o proceso de deshidratación para la producción de butadieno adicional. Las fracciones combinadas de refinado-1 pueden ser una corriente gaseosa que incluye una cantidad mejorada de n-butano y 2-buteno con relación a la alimentación C4. Por ejemplo, la corriente combinada de refinado-1 que incluye butano y buteno puede contener de 50 a 100% en volumen de n-butano, de 0 a 50% en volumen de 1-buteno y 2-buteno, y de 0 a 3% en volumen de otros constituyentes, tal como isobutano, isobuteno, propano, propileno e hidrocarburos C5+.

En algunas modalidades, la fracción de butadieno crudo 20, que pueden contener más de 80%, más de 90%, o más de 95% en peso de butadieno, con el resto que son impurezas, se puede fraccionar para dar por resultado una corriente de butadieno "puro", que puede contener más de 99%, más de 99.5% o más de 99.7% de butadieno, con el resto que son impurezas.

En el proceso, como se ilustra en la figura 1, el 1,3-butadieno absorbido se concentra con relación a los butanos y butenos absorbidos en la fracción de fondos 8. Los C4 absorbidos entonces se alimentan a una columna de lavado principal pre-absorbida en el solvente selectivo, haciendo de este modo menos difíciles las separaciones requeridas en la columna de lavado principal y en el rectificador, debido a la mayor concentración de 1,3-butadieno, y más eficiente, pues que la alimentación está ya saturada. El resto de los butanos y butenos entonces se remueven en la columna de lavado principal como un producto destilado. La integración de un pre-absorbedor con la columna de lavado principal reduce las dificultades de separación, proporcionando eficiencia energética, eficiencia de uso de solvente, y eficiencia de mejorada de separación, permitiendo rendimiento completo incrementado para un diseño dado de columna principal (con vs. sin un absorbedor).

La fracción de C4 que se va a usar como la mezcla de inicio en los presentes procesos es una mezcla de hidrocarburos que tienen predominantemente cuatro átomos de carbono por molécula. Se obtienen fracciones C4, por ejemplo, en la preparación de etileno y/o propileno por pirólisis térmica o catalítica de una fracción de petróleo, tal como gas de petróleo licuado, nafta ligero o gasóleo. Las fracciones C4 también se pueden obtener por la deshidrogenación catalítica (deshidrogenación oxidativa y/o no oxidativa) n-butano y/o n-buteno. Las fracciones C4 resultantes incluyen en general butanos, n-buteno, isobuteno, 1,3-butadieno y pequeñas cantidades de hidrocarburos C3 y C5, así como butinos, en particular 1-butino (etilacetileno) y butenino (vinilacetileno). El contenido de 1,3-butadieno es en general de 5 a 80% en peso. Por ejemplo, un pirolizador o una unidad Catadiene puede contener de 15 a 17% de butadieno, en peso. Otras corrientes de alimentación de C4 mezclados pueden contener mayores o menores cantidades de butadieno. Cuando está presente en la corriente de alimentación mezclada, el vinilacetileno se puede hidrogenar de manera selectiva al producto deseado de 1,3-butadieno antes de la alimentación de la corriente C4 mezclada al pre-absorbedor.

Los solventes selectivos pueden incluir butirolactona, nitrilos tal como acetonitrilo, propionitrilo, metoxipropionitrilo, cetonas tal como acetona, furfural, amidas alifáticas inferiores sustituidas con N-alquilo tal como dimetilformamida, dietilformamida, dimetilacetamida, dietilacetamida, N-formilmorfolina, amidas cíclicas sustituidas con N-alquilo sustituido con N (lactamas), tal como N-alquilpirrolidonas, especialmente N-metilpirrolidona (NMP). En algunas modalidades, se usan amidas alifáticas inferiores sustituidas con alquilo o las amidas cíclicas sustituidas con N-alquilo, dimetilformamida, acetonitrilo, furfural o NMP.

En algunas modalidades, también es posible usar mezclas de estos extrayentes entre sí, por ejemplo, de NMP y acetonitrilo, mezclas de estos extrayentes con co-solventes y/o éteres ter-butílicos, por ejemplo, metil-ter-butil-éter, etil-ter-butil-éter, propil-terc-butil-éter, n- o isobutil-ter-butil-éter. En otras modalidades, NMP puede estar en solución acuosa, con de 0 a aproximadamente 20% en peso de agua, o con de 7 a 10% en peso de agua, o con de 8 a 8.5% en peso de agua en otras modalidades.

Con referencia ahora a la figura 2, se ilustra un diagrama de flujo de proceso de un pre-absorbedor de butadieno de acuerdo a las modalidades descritas en la presente. Se puede alimentar una corriente C4 mezclada 32 a un sistema de vaporización 34, que puede incluir un tambor de vaporización 35 y uno o más intercambiadores de calor (vaporizadores de alimentación) 36,38 para vaporizar la alimentación C4 mezclada. Una purga intermitente se puede tomar del tambor de vaporización 35 para remover los pesados que de otro modo se acumularan en el tambor. Los C4 vaporizados se recuperan mediante la línea de flujo 42 y se alimentan al fondo del pre-absorbedor de butadieno 48, donde se ponen en contacto con una porción de la alimentación fría de solvente limpios mediante la línea de flujo 46. Se proporcionan varias bandejas de lavado 50 en la parte superior del pre-absorbedor de butadieno 48 para asegurarse que el solvente no contamine el refinado 10, así como para reducir al mínimo las pérdidas de solvente.

La parte alta 47 del pre-absorbedor tiene una concentración mejorada de butanos y butenos, junto con algo de agua; también pueden estar presentes concentraciones traza de 1,3-butadieno. La parte alta 47 del pre-absorbedor se condensa en el condensador 54, que puede ser un condensador total o parcial, y drena en el acumulador 56. El agua 28 se decanta y remueve en el fondo del acumulador 56.

Una porción de los C4 mezclados y solventes se remueve de la columna por medio de la corriente 22 y se alimenta a un calderín 52. El calderín 52 proporciona tráfico adicional de vapor en el pre-amortiguador de butadieno 48, que mejora la separación de hidrocarburos (es decir, destilación extractiva). En algunas modalidades, se puede usar el calderín 52 para controlar la concentración de 1,3-butadieno con relación a los C4 a aproximadamente 40% en peso (por ejemplo, en el caso de alimentación diluida), o superior (por ejemplo, en el caso de descongestionamientos/ expansiones), donde el control se puede proporcionar mediante un sistema de control DCS, a manera de ejemplo. El calderín 52, por ejemplo, puede ser un calderín, de un solo paso, que tiene un pequeño por ciento de vaporización y un pequeño aumento de temperatura en el caso de alimentación diluida. En el caso de descongestionamientos/ evaporizaciones, donde se logran altas concentraciones de 1,3-butadieno, está disponible una opción de diseño suprimido de calderín de vaporización, similar a un diseño de calderín y rectificador.

Una porción de la parte alta, condensada, los hidrocarburos recuperados en el tambor 56, se someten a reflujo mediante la corriente 30 a las bandejas de lavado de pre-absorbedor de butadieno 48. El reflujo de los hidrocarburos proporcionados mediante la corriente 30 lava la parte alta del pre-absorbedor de butadieno 48, limitando la captación del solvente, y también proporciona una medida de control para el perfil de composición de hidrocarburos en el pre-absorbedor de butadieno 48. La porción restante de la parte alta elevada condensada, principalmente butanos y butenos, que es menos soluble en el solvente que 1,3-butadieno, se remueve del tambor 56 como el refinado 10.

El 1,3-butadieno absorbido de esta manera se concentra en los fondos del pre-absorbedor 8 con relación a la concentración de alimentación. Los C4 entonces se pueden alimentar a un sistema de extracción de butadieno (no ilustrado), que puede incluir una columna de lavado principal, un rectificador, y una columna lavado posterior, puesto que están ya óptimamente "pre-absorbidos" en solvente líquido. La destilación extractiva que puede presentarse en la columna de lavado principal de la unidad de extracción de butadieno ahora es más eficiente y menos costosa debido a una mayor concentración de 1,3-butadieno, y debido a que ya están saturados los fondos 8 del pre-absorbedor. En una columna de lavado, el resto de los butanos y butenos se puede remover como un producto destilado.

La columna de lavado principal puede tener, por ejemplo, de 5 a 15, o de 8 a 10, platos teóricos, y una zona de retro-lavado que tiene, por ejemplo, 4 platos teóricos. La zona de retrolavado sirve para recuperar el butadieno presente en la fase gaseosa por medio de reflujo de hidrocarburo líquido, para lo cual se condensa de antemano la fracción superior. Los cuerpos internos provistos son empaquetamiento estructurado, bandejas, o empaquetamiento aleatorio. La presión en la parte superior de la columna puede ser, por ejemplo, 1 a 2 bar. La temperatura en el fondo de la columna puede ser, por ejemplo, de 130 a 150°C.

La solución de extracción (solvente selectivo + butadieno absorbido y otros hidrocarburos) de la columna de lavado principal se puede transferir a una zona de desorción, donde se puede desorber el butadieno del solvente selectivo. La zona de desorción puede tener una presión reducida y/o temperatura elevada en comparación al pre-absorbedor y/o la columna de lavado principal, a manera de ejemplo. El tratamiento del solvente selectivo cargado con butadieno (y adicionalmente hidrocarburos para los cuales el solvente selectivo tiene una mayor afinidad que para el butadieno) recuperado de la columna de lavado principal se puede llevar a cabo por desorción fraccional, con los hidrocarburos absorbidos en el solvente selectivo que se desorben en el orden inverso de su afinidad para el solvente selectivo. En algunas modalidades, el pre-absorbedor se puede integrar con una unidad existente de extracción de butadieno, tal como se describe por ejemplo en la patente de Estados Unidos No. 7,482,500.

Como se señala anteriormente, los sistemas existentes de extracción de butadieno se pueden modernizar para incluir un pre-absorbedor, tal como aquel ilustrado en la figura 2. En algunas modalidades, el pre-absorbedor de butadieno mostrado en la Figura 2 se puede integrar con una unidad pre-existente de extracción de butadieno. En algunas modalidades, la columna de lavado, rectificador y desgasificador en una unidad pre-existente de extracción de butadieno que obtiene la alimentación del pre-absorbedor de butadieno 48 puede requerir un distribuidor de alimentación líquida y ajustes a las ubicaciones de su alimentación debido a que los C4 en los fondos 20 del pre-absorbedor que se pre- absorben en el solvente líquido. Por ejemplo, un proceso para modernizar un sistema de extracción de butadieno para recuperar butadieno a partir de una corriente C4 mezclada puede incluir instalar una columna de pre-absorbedor de butadieno para poner en contacto la corriente C4 mezclada gaseosa con el solvente o mezcla de solventes para recuperar una fracción de la parte alta que comprende butano y buteno y una fracción de fondos que comprende butadieno, al menos una porción del buteno, y el solvente o mezcla de solventes; conectar para fluidos la columna de pre-absorbedor de butadieno con la columna de lavado principal para poner en contacto la fracción de fondos con solvente adicional para recuperar una fracción de la parte alta que comprende el buteno y una fracción de fondos que comprende el butadieno, el solvente, y el solvente adicional; e instalar un distribuidor líquido en la columna de lavado principal para distribuir la fracción de fondos alimentada a la columna de lavado principal. En otras modalidades, la modernización de una unidad existente también puede incluir conectar para fluidos el pre-absorbedor de butadieno a un sistema existente de la parte alta de la columna de lavado principal del sistema existente de extracción de butadieno.

La modernización de un proceso existente como se describe anteriormente, para incluir un pre-absorbedor de acuerdo a las modalidades descritas en la presente, puede permitir una expansión mayor de 40% de la capacidad, tal como hasta 50%, 60%, 75%, 90%, 100% o aun mayor que 100% de incremento en la capacidad con respecto a la capacidad existente de la planta. Sin el proceso de pre-absorbedor de butadieno, los descongestionamientos o expansiones de planta (sin trenes adicionales) de los procesos pre-existentes de extracción de butadieno, tal como aquellos que incorporan un pre-fraccionador convencional o un sistema de depurador/extractor pueden lograr típicamente solo a lo mucho una expansión de 40%.

Adicionalmente, con respecto a la modernización de un proceso existente de extracción de butadieno, en algunas modalidades, el lavador principal existente se puede usar como el pre-absorbedor junto con un nuevo lavador principal más grande, para lograr aun mayor incremento en la capacidad. Ejemplo En la tabla 1, un proceso que usa una unidad convencional de extracción de butadieno se compara a la misma unidad de extracción de butadieno que tiene una pre-absorbedor de butadieno similar a aquel mostrado en la figura 2. En este ejemplo, el sistema de la parte alta del pre-absorbedor de butadieno se integra con el sistema de la parte alta de la columna de lavado.

Como se muestra en la Tabla 1, se anticipa que la eficiencia energética con un pre-absorbedor de acuerdo a las modalidades descritas en la presente puede ser mucho mayor que cualquier diseño previo, tal como un pre-fraccionador convencional o un sistema depurador/extractor, debido en parte a los vaporizadores y calderines incorporados en el proceso de pre-absorbedor de butadieno. Se disminuye también de manera significativa el uso de un solvente para una velocidad equivalente de producción de 1,3-butadieno.

Los pre-absorbedores de acuerdo a las modalidades descritas en la presente se pueden controlar usando solo una especificación dura, contenido de 1 ,3-butadieno en el destilado, sin especificación dura para los fondos del pre absorbedor de butadieno. Esto permite un más fácil esquema de control de separación que cuando se usan especificaciones duras tanto para la parte alta como para los fondos.

De manera ventajosa, el uso de pre-absorbedores de -acuerdo a las modalidades descritas en la presente puede proporcionar el procesamiento de corrientes C4 mezclas diluidas con alta eficiencia. Por ejemplo, a velocidades equivalentes de butadieno, el uso de un pre-absorbedor de acuerdo a las modalidades descritas en la presente puede proporcionar 16.8% menores velocidades totales de solvente y 11% menos utilidades, como se muestra en la tabla 1 anterior, con respecto a los sistemas convencionales de extracción de butadieno. También se logran mayores eficiencias, dependiendo del diseño y capacidad de la planta. Estos beneficios se pueden lograr usando mínima área de gráfica.

Aunque la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de modalidades, los expertos en la téenica, que tienen el beneficio de esta descripción, apreciarán que se pueden contemplar otras modalidades que no se apartan del alcance de la invención como se describe en la presente. Por consiguiente, el alcance de la invención se debe limitar solo por las reivindicaciones anexas.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para recuperar butadieno a partir de una fracción C4, que comprende: poner en contacto una corriente C4 mezclada que comprende butano, buteno y butadieno, con un solvente que comprende un solvente orgánico y agua en una columna de pre-absorbedor de butadieno para recuperar una fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua, y una primera fracción de fondos que comprende el solvente orgánico, butadieno, y al menos una porción del buteno; alimentar la primera fracción de fondos a una unidad de extracción de butadieno para recuperar una fracción de buteno, una fracción de butadieno crudo, y una fracción de solvente.

2. El proceso de la reivindicación 1, en donde la unidad de extracción de butadieno comprende una columna de lavado principal y una columna de rectificador/lavado posterior, el proceso que comprende además: poner en contacto la fracción de fondos con solvente adicional que comprende el solvente orgánico y agua en la columna de lavado principal para recuperar una fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua y una segunda fracción de fondos que comprende el solvente orgánico y butadieno; y separar el butadieno del solvente orgánico en la columna de rectificador/lavado posterior para recuperar la fracción de solvente y la fracción de butadieno crudo.

3. El proceso de la reivindicación 2, que además comprende recielar al menos una porción de la fracción de solvente a la columna de pre-absorbedor y la columna de lavado principal como el solvente orgánico.

4. El proceso de la reivindicación 2, que comprende además: alimentar la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua y la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua a un sistema común de condensación de la parte alta para condensar al menos una porción de la corriente combinada de la parte alta.

5. El proceso de la reivindicación 1, que comprende además: al menos uno de pirólisis, deshidrogenación oxidativa, y deshidrogenación no oxidativa de una corriente de hidrocarburos C4 que comprende butano en uno o más reactores de deshidrogenación para producir una corriente de gas de producto que comprende butano, buteno y butadieno; alimentar al menos una porción de la corriente de gas de producto para la puesta en contacto en la columna de pre-absorbedor de butadieno.

6. El proceso de la reivindicación 5, que además comprende recielar al menos una porción de una o ambos de la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua y la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua a uno o más reactores de deshidrogenación.

7. El proceso de la reivindicación 1, que comprende además: operar la columna de pre-absorbedor de butadieno tal que la concentración de butadieno con relación a los hidrocarburos C4 totales en la primera fracción de fondos es al menos 40 por ciento en peso.

8. El proceso de la reivindicación 2, que comprende además separar agua de al menos una de la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua y la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua.

9. El proceso de la reivindicación 4, que comprende además separar el agua de la corriente combinada de la parte alta.

10. El proceso de la reivindicación 2, en donde el solvente orgánico comprende N-metil-pirrolidona.

11. Un proceso para modernizar un sistema de extracción de butadieno para recuperar butadieno de una corriente C4 mezclada que comprende butano, buteno y butadieno, el sistema que comprende una columna de lavado principal para poner en contacto una corriente C4 mezclada gaseosa con un solvente o mezcla de solventes para recuperar un fracción de la parte alta que comprende butano y buteno y una fracción de fondos que comprende butadieno y el solvente o mezcla de solventes, el proceso para modernización que comprende: instalar una columna de pre-absorbedor de butadieno para poner en contacto la corriente C4 mezclada gaseosa con el solvente o mezcla de solventes para recuperar una fracción de la parte alta que comprende butano y buteno y una fracción de fondos que comprende butadieno, al menos una porción del buteno, y el solvente o mezcla solventes; conectar para fluidos la columna de pre-absorbedor de butadieno con la columna de lavado principal para poner en contacto la fracción de fondos con solvente adicional para recuperar una fracción de la parte alta que comprende el buteno y una fracción de fondos que comprende el butadieno, el solvente, y el solvente adicional; y instalar un distribuidor de líquido en la columna de lavado principal para distribuir la fracción de fondos alimentada a la columna de lavado principal.

12. El proceso de la reivindicación 11, que comprende además conectar para fluidos el pre-absorbedor de butadieno a un sistema existente de la parte alta de la columna de lavado principal.

13. Un sistema para recuperar butadieno de una fracción de hidrocarburos C4 mezclados, que comprende: una columna de pre-absorbedor de butadieno para poner en contacto una corriente C4 mezclada que comprende butano, buteno y butadieno, con un solvente que comprende un solvente orgánico y agua para recuperar una fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua, y una primera fracción de fondos que comprende el solvente orgánico, butadieno, y al menos una porción del buteno; una unidad de extracción de butadieno para separar la primera fracción de fondos para recuperar una fracción de buteno, una fracción de butadieno crudo, y una fracción de solvente.

14. El sistema de la reivindicación 13, que comprende además: una columna de lavado principal para poner en contacto la fracción de fondos con solvente adicional que comprende el solvente orgánico y agua para recuperar una fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua y una segunda fracción de fondos que comprende el solvente orgánico y butadieno; y una columna de rectificador/lavado posterior para separar el butadieno del solvente orgánico para recuperar la fracción de solvente y la fracción de butadieno crudo.

15. El sistema de la reivindicación 14, que comprende además uno o más conductos de fluido para recielar al menos una porción de la fracción de solvente a la columna de pre-absorbedor y la columna de lavado principal como el solvente orgánico.

16. El sistema de la reivindicación 14, que comprende además: uno o más sistemas de condensación de la parte alta para condensar al menos una porción de i) la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua, ii) la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua, o iii) una corriente combinada de la parte alta combinada que comprende una mezcla de i) y ii).

17. El sistema de la reivindicación 13, que comprende además: uno o más reactores para al menos uno de pirólisis, deshidrogenación oxidativa, y deshidrogenación no oxidativa de una corriente de hidrocarburos C4 que comprende butano para producir una corriente de gas de producto que comprende butano, buteno y butadieno; un conducto de fluido para alimentar al menos una porción de la corriente de gas de producto a la columna de pre-absorbedor de butadieno.

18. El sistema de la reivindicación 17, que comprende además uno o más conductos de fluido para recielar al menos una porción de una o ambas de la fracción de la parte alta que comprende al menos una porción del butano, buteno, y agua y la fracción de la parte alta que comprende el buteno y al menos una porción del agua a el uno o más reactores.

19. El sistema de la reivindicación 13, que comprende además: un sistema de control para operar la columna de pre-absorbedor de butadieno tal que la concentración de butadieno con relación a los hidrocarburos C4 totales en la primera fracción de fondos es al menos 40 por ciento en peso.