MXPA98007379A - Proceso de minimizacion de residuos y recuperacion de producto - Google Patents

Abstract

Un proceso para la recuperación mejorada de cianuro de hidrógeno (HCN) obtenido del efluente de reactor de una reacción de amoxidación de propileno o isobutileno, incluyendo pasar el efluente de reactor por una columna de enfriamiento rápido, una columna de absorción, una primera columna de destilación, una segunda columna de destilación, un enfriador y un depósito de extracción, donde la mejora incluye poner en contacto la fase de vapor conteniendo cianuro de hidrógeno con una corriente acuosa.

Description

PROCESO DE INI IZACION DE RESIDUOS Y RECUPERACIÓN DE PRODUCTO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso mejorado para la fabricación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo. En particular, la presente invención se refiere a la mejora de la recuperación de cianuro de hidrógeno utilizado durante la fabricación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo. La recuperación de acrilonitrilo/metacrilonitrilo producido por la amoxidación de propileno o isobutileno a escala comercial se ha realizado enfriando rápidamente el efluente de reactor con agua seguido de pasar la corriente gaseosa que contiene acrilonitrilo o metacrilonitrilo resultante del enfriamiento rápido a un absorbedor donde el agua y los gases se ponen en contacto en flujo en contracorriente para eliminar sustancialmente todo el acrilonitrilo o metacrilonitrilo; la corriente acuosa que contiene el acrilonitrilo o metacrilonitrilo y HCN se pasa después por una serie de columnas de destilación y decantadores asociados para la separación y purificación del acrilonitrilo o metacrilonitrilo producido de una corriente de vapor que contiene sustancialmente todo el HCN. Los sistemas típicos de recuperación y purificación que se utilizan durante la fabricación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo se describen en las patentes de Estados Unidos números 4.234.510 y 3.885.928, cedidas al cesionario de la presente invención e incorporadas a la presente por referencia. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN El objeto primario de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado para la recuperación del subproducto HCN en la fabricación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado para la fabricación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo que reduce la cantidad de HCN dirigida a los procedimientos de incineración u otros de recuperación. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado para la fabricación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo que incluye transportar el efluente del reactor obtenido durante la amoxidación de propileno o isobutileno a una columna de enfriamiento rápido donde los gases efluentes calientes son enfriados por contacto con una pulverización de agua, pasar el efluente del reactor enfriado por encima a una columna de absorción donde el acrilonitrilo o metacrilonitrilo crudo es absorbido en agua, pasar la corriente de vapor resultante conteniendo el HCN a un enfriador de producto y después a un depósito de extracción, donde la mejora incluye poner en contacto el producto HCN enfriado con una corriente acuosa. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado como el descrito anteriormente donde la corriente acuosa se pone en contacto con el producto HCN enfriado antes de que la corriente combinada se introduzca en el depósito de extracción. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado como el descrito anterior-mente donde la corriente acuosa se pone en contacto con el producto HCN enfriado dentro del depósito de extracción. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado como el descrito anteriormente donde la corriente acuosa se pone en contacto con el producto HCN enfriado antes de que la corriente combinada se introduzca en el depósito de extracción y dentro del depósito de extracción. Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado como el descrito anterior-mente donde el efluente del reactor se obtiene a partir de la amoxidación de propileno, amoniaco y oxígeno para producir acrilonitrilo . Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado como el descrito anteriormente donde el efluente del reactor se obtiene mediante la reacción de propileno, amoniaco y aire en un reactor de lecho fluido mientras está en contacto con un catalizador de lecho fluido. Los objetos adicionales, ventajas y características nuevas de la invención se expondrán en parte en la descripción siguiente, y en parte serán evidentes a los expertos en la materia después del examen de lo que sigue a continuación o se puede aprender mediante la puesta en práctica de la invención. Los objetos y las ventajas de la invención se pueden realizar y obtener por medio de las instrumentalidades y combinaciones señaladas en particular en las reivindicaciones anexas. Para lograr los objetos anteriores y otros objetos y según la finalidad de la presente invención realizada y descrita ampliamente en la presente memoria, el proceso de la presente invención incluye transportar el efluente del reactor obtenido durante la amoxidación de propileno o isobutileno a una columna de enfriamiento rápido donde los gases efluentes calientes son enfriados mediante el contacto con una pulverización acuos, pasar el efluente del reactor enfriado por encima a una columna de absorción donde el acrilonitrilo o metacrilonitrilo crudo es absorbido en agua, pasar la solución acuosa conteniendo el acrilonitrilo o metacrilonitrilo, más HCN y otras impurezas, a una primera columna de destilación (columna de recuperación) , donde se elimina una porción considerable del agua e impurezas como producto residual líquido, mientras que el HCN, el agua, una porción secundaria de impurezas y acrilonitrilo o metacrilonitrilo se extraen como corriente de vapor superior. En las operaciones pasadas, dicha corriente de vapor superior se enfría más utilizando un termointercambiador, y se dirige a un tambor de extracción, para separar y condensar líquidos que se hacen volver al proceso de recuperación, mientras que la corriente de vapor restante se dirige a una antorcha, incineradora u otro proceso de desecho. La presente invención mej ora la operación pasada añadiendo una corriente acuosa a la corriente enfriada dirigida al depósito de extracción o, alternativamente, añadiendo una corriente acuosa utilizando toberas de pulverización dentro del depósito de extracción para contactar la corriente de vapor. Opcionalmente, se pueden añadir corrientes acuosas a la corriente enfriada así como a las toberas de pulverización al mismo tiempo. La corriente acuosa puede ser una porción de la corriente acuosa utilizada para enfriar el efluente del reactor en la columna de enfriamiento rápido, una porción de la corriente acuosa utilizada para absorber el acrilonitrilo o metacrilonitrilo en la torre de absorción ("agua pobre"), u otra corriente acuosa del proceso incluida agua dulce o agua desmineralizada. La corriente líquida procedente de los residuos del depósito de extracción, incluido el HCN recuperado, se puede volver a dirigir a la torre de enfriamiento rápido mediante la adición a la corriente acuosa utilizada para enfriar el efluente del reactor en la columna de enfriamiento rápido, o a la torre de absorción mediante la adición a la corriente acuosa utilizada para absorber el acrilonitrilo o metacrilonitrilo en la torre de absorción, o en algún otro punto, en el proceso de recuperación. En una realización preferida de la presente invención, el proceso se realiza con el efluente del reactor obtenido de la amoxidación de propileno, amoniaco y oxígeno para producir acrilonitrilo . En otra realización preferida de la presente invención, el efluente del reactor se obtiene mediante la reacción de propileno, amoniaco y aire en un reactor de lecho fluido mientras está en contacto con un catalizador de lecho fluido. Se puede utilizar catalizador convencional de amoxidación de lecho fluido en la puesta en práctica de la invención. Por ejemplo, se puede utilizar el catalizador de lecho fluido descrito en las patentes de Estados Unidos números 3.642.930 y 5.093.299, incorporadas a la presente por referencia, en la puesta en práctica de la presente invención. La presente invención permite una operación más eficiente durante la recuperación de HCN. La operación del enfriador de producto HCN y el depósito de extracción de HCN dentro de la banda de temperatura expuesta anteriormente da lugar a una mayor recuperación de HCN en el producto líquido del depósito de extracción de HCN, que se puede recuperar en el proceso existente de recuperación y purificación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo. Dicha recuperación mejorada significa que se dirige menos HCN a incineración, con la consiguiente disminución de emisiones de la combustión de gases residuales. Otra ventaja de la puesta en práctica de la invención es que la operación del enfriador de producto HCN y el depósito de extracción de HCN en las bandas de temperatura y presión expuestas anteriormente da lugar a una mayor recuperación de producto HCN. BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO La figura 1 es una representación esquemática del proceso aplicado la fabricación de acrilonitrilo y la recuperación mejorada de HCN. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se describirá ahora con detalle con referencia a la figura 1. El efluente del reactor, obtenido mediante la amoxidación de propileno o isobutileno, amoniaco y oxígeno conteniendo gas en el reactor de lecho fluido (no representado) mientras está en contacto con un catalizador de amoxidación de lecho fluido, es transportado a una columna de enfriamiento rápido 10 mediante la línea de transferencia 11, donde los gases efluentes calientes son enfriados mediante el contacto con una pulverización de agua 14. El gas efluente enfriado que contiene el producto deseado (acrilonitrilo o metacrilonitrilo, acetonitrilo y HCN) se pasa después al fondo de una columna de absorción 20 mediante la línea 12, donde los productos son absorbidos en el agua que entra en la columna de absorción 20 por la parte superior mediante la línea 24. Los gases no absorbidos pasan del absorbedor a través del tubo 22 situado en la parte superior del absorbedor 20. La corriente acuosa que contiene el producto deseado se pasa después mediante la línea 23 desde el fondo del absorbedor 20 a la porción superior de una primera columna de destilación 30 (columna de recuperación) para la purificación adicional del producto. El producto se recupera de la porción superior de la columna de recuperación y se envía a una segunda columna de destilación 40 (columna de concentrado) mediante la línea 32, mientras que el agua y otras impurezas se extraen de la columna de recuperación 30 mediante la línea 33. En la columna de concentrado 40, el HCN se toma por arriba y se saca de la columna mediante la línea 42, se enfría en el condensador superior 80 y el material resultante se dirige al tambor reflujo 50 por la línea 41. El reflujo líquido procedente del tambor de reflujo 20 se hace volver a la porción superior de la torre de concentrado mediante la línea 53. El material en fase vapor es extraído del tambor de reflujo 50 mediante la línea 52 y enfriado en el condensador de producto HCN 90. El efluente enfriado y parcialmente condensado del condensador de producto HCN 90 se dirige al depósito de extracción de HCN por las líneas 93 y 61. Opcionalmente, se puede añadir una corriente acuosa al efluente parcialmente condensado del condensador de producto HCN por la línea 71, y la corriente combinada se dirige al depósito de extracción HCN por la línea 61. El depósito de extracción de HCN puede estar provista, opcionalmente, de una o varias toberas de pulverización 73, para prever la adición de una corriente acuosa al depósito de extracción de HCN por la línea 72. Una porción significativa del HCN se condensa o es absorbida por la corriente acuosa añadida, y se extrae del depósito de extracción de HCN por la línea 63 y se hace volver al proceso de recuperación. Las posiciones opcionales donde el HCN condensado o absorbido y el material acuoso añadido, la corriente 63 , se pueden hacer volver al proceso de recuperación, incluyen el agua de refrigeración 14 de la torre de enfriamiento rápido 10, el agua de absorción 24 de la torre de absorción 20, la columna de recuperación 30. El HCN no condensado, junto con otro material no condensable, se extrae del depósito de extracción de HCN por la línea 62, y se puede enviar directamente a la incineradora, o purificar y recuperar por medios convencionales conocidos en la materia. Cuando el proceso se pone en marcha añadiendo una corriente acuosa 72 a las toberas de pulverización del tambor de extracción, la corriente acuosa se pone en contacto más eficientemente en comparación con la adición directa de una corriente acuosa 71. Dependiendo de los productos no condensables presentes en la corriente de vapor que entra en el depósito de extracción, y la relación de vapor acuoso a corriente de vapor, la temperatura del vapor que sale del depósito de extracción, es posible recuperar el cianuro de hidrógeno de la corriente de vapor en una amplia gama de eficiencias de recuperación. Durante una prueba de análisis en antorcha se observó que con el sistema de adición de agua activado en el depósito de extracción, la cantidad de HCN que va a la antorcha disminuye de 90,6 kg (200 libras) /hora a 45,3 kg (100 libras) /hora. La corriente de vapor entrante en el depósito de extracción tenía 33,0% en peso de HCN, 58,3% de nitrógeno, 4,12% de C02, 4,12% de CO y en este caso tenía un flujo másico de 271,8 kg (600 libras) /hora. Se usó un flujo de agua pobre de 3 gpm para las pulverizaciones.

El límite de la adición de agua se controla simplemente mediante la viabilidad de la cantidad de solución a extraer del depósito de extracción, así como por la limitación del tratamiento adicional de aguas residuales . Las simulaciones del proceso demuestran además que triplicando el flujo de agua se incrementaría la eficiencia de recuperación de HCN a través del depósito de extracción del 50% a 84,5%. Si se utiliza agua enfriada a una temperatura de 12,8°C (55°F) , la eficiencia de la recuperación se podría incrementar a 96%. Preferiblemente, la reacción de amoxidación se realiza en un reactor de lecho fluido aunque se contemplan otros tipos de reactores, tales como reactores de línea de transporte. Los reactores de lecho de fluido, para la fabricación de acrilonitrilo, son conocidos en la técnica anterior. Por ejemplo, es adecuado el diseño del reactor expuesto en la patente de Estados Unidos número 3.230.246, incorporada a la presente memoria por referencia. Las condiciones para que se produzca la reacción de amoxidación son conocidas en la técnica anterior, como ponen de manifiesto las patentes de Estados Unidos números 5.093.299, 4.863.891, 4.767.878 y 4.503.001, incorporadas a la presente memoria por referencia. Típicamente, el proceso de amoxidación se realiza 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. Se puede emplear una fuente de oxígeno. Sin embargo, por razones económicas, es preferible usar aire. La relación molar típica del oxígeno a la olefina en la alimentación deberá ser del orden de 0,5:1 a 4:1, preferiblemente de 1:1 a 3:1. La relación molar de amoniaco a olefina en la alimentación en la reacción puede variar entre 0,5:1 a 5:1. Realmente no hay límite superior a la relación de amoniaco-olefina, pero en general no hay razón para superar una relación de 5:1 por razones económicas . La reacción se lleva cabo a una temperatura de entre las bandas de aproximadamente 260 a 600°C , pero las bandas preferidas son 310 a 500°C , prefiriéndose en especial 350 a 480°C . El tiempo de contacto, aunque no es crítico, es en general del orden de 0,1 a 50 segundos, prefiriéndose un tiempo de contacto de 1 a 15 segundos. Además del catalizador de la patente de Estados Unidos No. 3.642.930, otros catalizadores adecuados para la puesta en práctica de la presente invención se exponen en la patente de Estados Unidos número 5.093.299, incorporaba a la presente por referencia. Las condiciones en las que se mantienen la columna de absorción, la columna de recuperación y la columna de concentrado oscilan entre 1 y 7 psig (26,7 a 43,3°C (80 a 110°F) ) , 0,5 a 10 psig (68,3 a 76,7°C (155 a 170°F) ) , y -10 a > psig (11,1 a 33,3°C (52 a 92°F) ) , respectivamente. La presente invención no sólo da lugar a una mejora inesperada de las tasas de recuperación de HCN, sino que logra esta mejora sin aumentar el tamaño de las columnas utilizadas en la sección de recuperación y purificación. Además, el incremento concomitante de las tasas de producción se obtiene sin deterioro observado de la calidad del producto . Como será evidente a los expertos en la materia, se pueden hacer o seguir varias modificaciones de la invención a la luz de la descripción y explicación anteriores sin apartarse del espíritu y alcance de la descripción o del alcance de las reivindicaciones .

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso para la fabricación de acrilonitrilo o metacrilonitrilo que incluye transportar el efluente de reactor obtenido durante la amoxidación de propileno o isobutileno a una columna de enfriamiento rápido donde los gases efluentes calientes son enfriados mediante el contacto con una pulverización acuosa, pasar el efluente de reactor enfriado por encima a una columna de absorción donde el acrilonitrilo o metacrilonitrilo crudo jes absorbido en agua, pasar la corriente de vapor resultante conteniendo el HCN a un enfriador de producto y después a un depósito de extracción, donde la mejora incluye poner en contacto el producto HCN enfriado con una corriente acuosa.
2. 2. El proceso de la reivindicación 1, donde dicha corriente acuosa se pone en contacto con el producto HCN enfriado antes de que la corriente combinada se introduzca en el depósito de extracción.
3. 3. El proceso de la reivindicación 1, donde dicha corriente acuosa se pone en contacto con el HCN enfriado producido dentro del depósito de extracción.
4. 4. El proceso de la reivindicación 1, donde dicha corriente acuosa se pone en contacto con el HCN enfriado producido antes de que la corriente combinada se introduzca en el depósito de extracción y dentro del depósito de extracción.
5. 5. El proceso de la reivindicación 1, donde dicha corriente acuosa es agua pobre.
6. 6. El proceso de la reivindicación 1, donde dicha corriente acuosa es agua dulce.
7. 7. El proceso de la reivindicación 1, donde dicha corriente acuosa es agua desmineralizada.
8. 8. El proceso de la reivindicación 1, donde el efluente del reactor se obtiene de la amoxidación de propileno, amoniaco y oxígeno para producir acrilonitrilo.
9. 9. El proceso de la reivindicación 1, donde el efluente del reactor se obtiene mediante la reacción de propileno, amoniaco y aire en un reactor de lecho fluido mientras está en contacto con un catalizador de lecho fluido.