MXPA97006000A - Proceso mejorado para la recuperacion de acrilonitrilo - Google Patents

Abstract

Un proceso para la recuperación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo obtenido del efluente del reactor de una reacción de amoxidación de propileno o isobutileno, que comprende hacer pasar el efluente del reactor a través de una columna absorbedora, una columna de recuperación y una columna de depuración, en donde la mejora comprende incrementar la presión de la parte superior de la columna de recuperación, por medios mecánicos, para aumentarla en aproximadamente 0.25 a 5 psi y para mejorar la capacidad hidráulica de las columnas de recuperación y de depuración.

Description

PROCESO MEJORADO PARA LA RECUPERACIÓN DE ACRILONITRILO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un proceso mejorado para la manufactura de acrilonitrilo o metracrilonitrilo. En particular, la presente invención está dirigida a la mejora en los procedimientos de recuperación utilizados durante la manufactura de acrilonitrilo y de metacrilonitrilo. La recuperación de acrilonitrilo/metacrilonitrilo producidos por la a oxidación de propileno o isobutileno a escala comercial se ha efectuado por enfriamiento rápido del efluente del reactor, con agua, seguido por el paso de la corriente gaseosa que contiene acrilonitrilo o metacrilonitrilo resultante del enfriamiento hacia un absorbedor, en donde el agua y los gases se ponen en contacto en un flujo a contracorriente para extraer substancialmente todo el acrilonitrilo o metacrilonitrilo, la corriente acuosa que substancialmente contiene todo el acrilonitrilo o metacrilonitrilo se pasa entonces a través de una serie de columnas de destilación y decantadores asociados para la separación y la purificación del producto de acrilonitrilo o metacrilonitrilo.

Los típicos sistemas de recuperación y purificación que son utilizados durante la manufactura de acrilonitrilo o metacrilonitrilo se presentan en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,234,510 y 3,885,928, cedidas a la cesionaria de la presente invención y mencionadas como referencia en la presente.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN El objetivo principal de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado para la manufactura de acrilonitrilo o metacrilonitrilo. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de recuperación y purificación mejorado para la utilización durante la manufactura de acrilonitrilo o metacrilonitrilo. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado para la manufactura de acrilonitrilo o metacrilonitrilo que reduce- el gas residual y mejora el rendimiento del 'producto, la eficiencia de recuperación y la calidad del producto, reduciendo la cantidad de impurezas orgánicas en el producto final resultante. Los objetivos ventajas y particularidades novedosas adicionales de la invención serán expuestas en parte en la descripción que sigue y, en parte, serán evidentes para aquellos experimentados en la técnica al examinar la siguiente exposición o podrán aprenderse, mediante la práctica de la invención. Los objetivos y ventajas de la invención pueden conseguirse u obtenerse por medio de las instrumentaciones y combinaciones particularmente señaladas en las reivindicaciones anexas. Para lograr los anteriores objetivos, así como otros objetivos, y de conformidad con el propósito de la presente invención según se incorpora y describe de manera general en la presente, el proceso de la presente invención comprende la transportación del efluente del reactor obtenido durante la a oxidación de propileno o isobutileno hacia una columna de enfriamiento rápido, en donde los gases efluentes calientes se enfrían por contacto con un rocío acuoso, el efluente enfriado que procede del reactor pasa entonces por la parte superior hacia una columna absorbedora, en donde el acrilonitrilo o el metacrilonitrilo es absorbido en agua, la__ solución acuosa que contiene al acrilonitrilo "o metacrilonitrilo se pasa entonces a través de una columna de destilación de recuperación y una columna de destilación depuradora para recuperar el producto de acrilonitrilo o metacrilonitrilo, en donde la mejora comprende el incremento de la presión en la parte superior de la columna de destilación de recuperación, por medios mecánicos, en aproximadamente 0.1 a 5 psi, para mejorar la capacidad hidráulica de las columnas de recuperación y depuración. Por ejemplo, normalmente la presión en la parte superior de la columna de recuperación, en la sección de recuperación y purificación de una planta de acrilonitrilo, se diseña para que opere o funcione entre aproximadamente 1 a menos de 5 psig. La presente invención está dirigida a incrementar mecánicamente la presión de la parte superior de la columna de recuperación, por ejemplo mediante la adición de una válvula de presión, por encima de la presión diseñada, superándola en de 0.1 a 5 psi, preferentemente 0.25-0.5 a 5.0, especialmente se prefiere de 1.0 a 5.0 psi. En una modalidad preferida de la presente invención, la presión de la parte superior de la columna de recuperación se mantiene de entre 5 a 10 psig, preferentemente mayor de 5 a 10 psig, especialmente se prefiere de 5.5 a 7.5 psig. En una modalidad preferida de la presente invención, el proceso se efectúa con el efluente del reactor obtenido de la amoxidación de propileno, amoniaco y oxígeno para producir acrilonitrilo. En una modalidad preferida de la presente invención, el efluente del reactor se obtiene mediante la reacción de propileno, amoniaco y aire, en un reactor de lecho fluidizado, en tanto que se encuentra en contacto con un catalizador de lecho fluidizado. El catalizador de lecho fluidizado convencional para la amoxidación puede utilizarse en la práctica de la invención. Por ejemplo, el catalizador de lecho fluidizado según se describe en las Patentes de los Estados Unidos de América Nos. 3,642,930 y 5,093,299, mencionadas en la presente como referencia, pueden ser utilizados en la práctica de la presente invención. En los procedimientos convencionales de recuperación y purificación para la recuperación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo, se ha encontrado que la inundación a chorro en las columnas de recuperación y depuración normalmente establece o fija la cantidad máxima de agua agotada que puede hacerse circular a través de las columnas absorbedoras, de recuperación y de depuración. La presente invención permite la operación de las columnas de recuperación y de depuración a una presión aumentada, incrementado de este modo la producción a .a que ocurre la inundación por chorro, permitiendo de esta manera un incremento en el régimen de operación o funcionamiento del reactor y menores pérdidas de gas de salida del absorbedor. Esto se logra incrementando el flujo del agua agotada de las columnas de refrigeración y de depuración hacia el absorbedor, con el sorprendente descubrimiento de que el procedimiento de recuperación total no pierde nada de la eficiencia de funcionamiento. La práctica de la invención permite superiores regímenes de rendimiento de reacción, al tiempo que mantiene mínimos requerimientos como la proporción de agua agotada a producto (por lo menos 11:1). La práctica de la presente invención es muy benéfica cuando se utiliza en combinación con un procedimiento de recuperación y purificación que funcione a una relación o proporción de agua agotada a producto de 12:1 a 11:1 en la columna absorbedora.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A continuación se describirá en detalle la presente invención. El efluente del reactor obtenido mediante la amoxidación de propileno o isobutileno, amoniaco y un gas que contiene oxígeno, en un reactor de lecho fluidizado, al tiempo que hay contacto con el catalizador de amoxidación en lecho fluidizado, se transporta hacia una columna de enfriamiento rápido, en donde se enfrían los gases efluentes calientes por contacto con un rocío de agua. Normalmente, cualquier exceso de amoniaco contenido en el efluente es neutralizado por contacto con ácido sulfúrico en el enfriamiento rápido, para extraer al amoniaco como sulfato de amonio. El gas efluente enfriado que contiene al producto deseado (acrilonitrilo o metacrilonitrilo y HCN) se hace pasar entonces hacia la parte inferior de una columna absorbedora, en donde los productos son absorbidos en agua que entra a la columna desde la parte superior. Los gases no absorbidos pasan desde el absorbedor a través de un tubo ubicado en la parte superior del absorbedor. La corriente acuosa que contiene al producto deseado se hace pasar entonces de la parte inferior del absorbedor hacia la porción superior de una primer columna de destilación (columna de recuperación) para la adicional purificación del producto. El producto recuperado de la porción superior de la columna de recuperación se envía entonces a una segunda columna de destilación para la purificación y recuperación adicional del producto de acrilonitrilo o metacrilonitrilo. La corriente de la parte inferior obtenida de la columna de recuperación se envía a una columna de destilación de depuración para recuperar acetonitrilo crudo o bruto que es un co-producto valioso. En la práctica de la de la presente invención, una válvula de control de presión automática se instala en la línea elevada, en la columna de recuperación, para permitir que la presión de la parte superior de la columna de recuperación sea incrementada en aproximadamente 0.1 a 5 psi, por encima de la presión de diseño de la parte superior de la columna de recuperación. Normalmente, la presión de la parte superior de la columna de recuperación se encuentra entre 1 a menos de 5 psig, normalmente, de entre 4 a 4.5 psig. En la práctica preferida de la presente invención, la presión de la parte superior de la columna de recuperación se opera o hace funcionar a una presión constante que puede variar de 5 psig a aproximadamente 10 psig, preferentemente de 5.5 a 7.5 psig. La mejora de la presente invención es aplicable para separar los diseños de las torres de recuperación y de depuración, así como los diseños de torres apiladas de recuperación/depuración para la recuperación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo, siempre que el sistema hidráulico de la torre esté limitado por la inundación por chorro. La válvula de control de presión empleada puede obtenerse a partir de cualquier fabricante de válvulas de control. Puede ser accionada automáticamente o controlada en forma manual. Preferentemente, la reacción de amoxidación se efectúa en un rector de lecho fluidizado, aunque se han proyectado otros tipos de reactores, como por ejemplo los reactores de línea de transporte. Los reactores del lecho fluidizado, para la manufactura de acrilonitrilo, son bien conocidos en la técnica anterior. Por ejemplo, el diseño de reactor expuesto en la Patente de los Estados Unidos No. 3,230,246 mencionada en la presente como referencia, es adecuado.

Las condiciones para que ocurra la reacción de amoxidación también son muy conocidas en la técnica anterior según se hace constar en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 5,093,299; 4,863,891; 4,767,878 y 4,503,001; mencionadas en la presente como referencia. Normalmente, el proceso de amoxidación se efectúa poniendo en contacto propileno o isobutileno en presencia de amoniaco y oxígeno con un catalizador de lecho fluido, a una temperatura elevada, para producir el acrilonitrilo o metacrilonitrilo. Puede utilizarse cualquier fuente de oxígeno. Sin embargo, por razones económicas se prefiere el uso de aire. La proporción molar típica de oxígeno a olefina en la alimentación debe variar de 0.5:1 a 4:1, preferentemente de 1:1 a 3:1. La proporción molar de amoniaco a olefina en la alimentación al reactor puede variar de entre 0.5:1 a 5:1. Realmente no hay un limite superior para la proporción de amoniaco-olefina, pero generalmente no hay razón para exceder una proporción de 5:1 por razones económicas. La reacción se lleva a cabo a una temperatura de entre los intervalos de aproximadamente 260° a 600°C, pero los intervalos preferidos son de 310° a 500°C, especialmente se prefiere de 350° a 480°C. El tiempo de contacto, aunque no es crítico, generalmente se encuentra en el intervalo de 0.1 a 50 segundos, se prefiere un tiempo de contacto de 1 a 15 segundos. Además del catalizador de la Patente de los Estados Unidos No. 3,642,930, otros catalizadores adecuados para la práctica de la presente invención se exponen en la Patente de los Estados Unidos No. 5,093,299, mencionada en la presente como referencia. Las condiciones bajo las que se mantienen la columna absorbedora, la columna de recuperación y la columna de depuración varían entre 5 a 7 psig (80°F a 110°F) , de 1 a 4.5 psig (155°F a 170°F) y de 7 a 13 psig (170°F a 210°F) , respectivamente. La mejora de la presente invención se distingue sobre la técnica anterior al operar la columna de recuperación mediante un ajuste mecánico a una presión que se encuentra por encima de su presión de diseño, durante la práctica del proceso de amoxidación para la manufactura de acrilonitrilo/metacrilonitrilo. Los procedimientos convencionales utilizan una presión de la parte superior de la columna de recuperación menor de 5 psig. En la práctica preferida de la presiente invención, la presión de la parte superior de la columna de recuperación normalmente se opera o hace funcionar a una presión que varía de 5 a 10 psig, preferentemente de entre 5.5 a 7.0 psig. La operación del proceso de recuperación y purificación de la presente invención resulta en la habilidad para obtener elevados regímenes de producción a través del reactor, sin efectuar ninguna modificación al sistema de recuperación y purificación, que incluye gastos de capital. La presente invención resulta no solo en una inesperada mejora en los regímenes de producción sino que logra esta mejora sin incrementar el tamaño de las torres utilizadas en la sección de recuperación y purificación. Además, el incremento acompañante en los regímenes de producción no viene acompañado de ningún deterioro observado en el desempeño de la columna absorbedora, durante la recuperación del acrilonitrilo o metacrilonitrilo. La presente invención resulta en una mejorada eficiencia de operación, una mejorada producción, un incremento en la productividad sin necesidad de gastos de capital. Será evidente para aquellos experimentados en la técnica que pueden efectuarse o derivarse, a la luz de la anterior exposición y discusión, diversas modificaciones de esta invención, sin desviarse del espíritu y alcance de la revelación o del alcance de las reivindicaciones.

Claims (1)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES: 1. Un proceso para la recuperación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo obtenido del efluente del reactor de una reacción de amoxidación de propileno o isobutileno, que comprende hacer pasar al efluente del reactor a través de una columna absorbedora, de una columna de recuperación y de una columna de depuración, en donde la mejora comprende el incremento en la presión de la parte superior de la columna de recuperación, por medios mecánicos, aumentándola en aproximadamente 0.1 a 5 psi, para mejorar la capacidad hidráulica de las columnas de recuperación y de depuración. 2. El proceso según la reivindicación 1, en donde el efluente del reactor se obtiene de la reacción de propileno, amoniaco y un gas "que contiene oxígeno en un reactor de lecho fluidizado que está en contacto con un catalizador de amoxidación para lecho fluido. 3. El proceso según la reivindicación 1, en donde el efluente del reactor se obtiene de la reacción de isobutileno, amoniaco y un gas que contiene oxíqeno en un reactor de lecho fluido, en tanto que está en contacto con un catalizador de amoxidación para lecho fluido. 4. El proceso según la reivindicación 1, en donde la columna de recuperación se mantiene a una presión de la parte superior de entre aproximadamente 5 hasta aproximadamente 10 psig. 5. El proceso según la reivindicación 1, en la presión de la parte superior de la columna de recuperación se mantiene entre aproximadamente 5.5 a aproximadamente 7.0 psig. 6. El proceso según la reivindicación 1, en donde la presión de la parte superior de la columna de recuperación es incrementada en entre aproximadamente 0.25 a aproximadamente 5 psi. 7. El proceso según la reivindicación 1, en donde la presión de la parte superior de la columna de recuperación es incrementada en entre aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 5 psi. 8. El proceso según la reivindicación 1, en donde la presión de la parte ' superior de la columna de recuperación es incrementada en entre aproximadamente

1.0 a aproximadamente 5 psi.