BR112018012058B1

BR112018012058B1 - processo para operar um sistema de leito de guarda

Info

Publication number: BR112018012058B1
Application number: BR112018012058-8A
Authority: BR
Inventors: Roel Guillaume Hubertus Leonardus Bastings; Jesse Raymond Black; Wayne Errol Evans; David Allen Van Kleeck; Gregory John Ward
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2021-01-05
Also published as: CN108367261A; KR102656134B1; WO2017102694A1; RU2746130C2; BR112018012058A2; CN108367261B; US20210001298A1; TW201726236A; TWI740863B; US11389776B2; US20180369773A1; US11000819B2; EP3389843B1; RU2018125893A; EP3389843A1; KR20180094884A; RU2018125893A3

Abstract

A invenção fornece um sistema de reação para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, em que a dita reação compreende um sistema de leito de guarda posicionado a montante de um reator de EO catalítico, em que o dito sistema de leito de guarda compreende uma linha de alimentação, que fornece uma alimentação gasosa a ser tratada e uma linha efluente configurada para remover a alimentação gasosa tratada, e dois ou mais vasos de leito de guarda dispostos em série em ordem sequencial, em que cada vaso de leito de guarda compreende uma entrada, um leito de material de leito de guarda e uma saída, em que a entrada de cada vaso de leito de guarda é afixada por meio de válvulas tanto à linha de alimentação quanto à saída do vaso de leito de guarda que precede a mesma em ordem sequencial, e em que a saída de cada vaso de leito de guarda é afixada por meio de válvulas tanto à linha efluente quanto à entrada do vaso de leito de guarda que segue a mesma em ordem sequencial e em que o vaso de leito de guarda que segue o último vaso de leito (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de leito de guarda e a um processo para operar o dito sistema para uso a montante de um reator de óxido de etileno.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Monoetilenoglicol é usado como uma matéria-prima na fabricação de fibras de poliéster, plásticos e resinas de tereftalato de polietileno (PET). Esse também é incorporado em líquidos anticongelamento de automóvel.

[003] Monoetilenoglicol é tipicamente preparado a partir de óxido de etileno, que é, por sua vez, preparado a partir de etileno. Etileno e oxigênio são passados através de um catalisador de óxido de prata, tipicamente, em pressões de 1 a 3 MPa (10 a 30 bar) e temperaturas de 200 a 300°C, que produz uma corrente de produto que compreende óxido de etileno, dióxido de carbono, etileno, oxigênio e água. A quantidade de óxido de etileno na corrente de produto está, frequentemente, entre de cerca de 0,5 e 10 por cento em peso. A corrente de produto é fornecida para um absorvedor de óxido de etileno, e o óxido de etileno é absorvido por uma corrente de solvente de recirculação que contém água. A corrente com óxido de etileno esgotado é parcial ou inteiramente fornecida a uma coluna de absorção de dióxido de carbono em que o dióxido de carbono é pelo menos parcialmente absorvido por uma corrente de absorvente de recirculação. Os gases que não são absorvidos pela corrente de absorvente de recirculação são recombinados com quaisquer gases que desviam a coluna de absorção de dióxido de carbono e são recirculados para o reator de óxido de etileno.

[004] A corrente de solvente que deixa o absorvedor de óxido de etileno é denominada absorvente de gordura. O absorvente de gordura é fornecido a um poço esgotado de óxido de etileno, em que o óxido de etileno é removido do absorvente de gordura como uma corrente de vapor. A corrente de solvente com óxido de etileno esgotado é denominada absorvente magro e é recirculada para o absorvedor de óxido de etileno para absorver óxido de etileno adicional.

[005] O óxido de etileno obtido a partir do poço esgotado de óxido de etileno pode ser purificado para armazenamento e venda ou pode ser reagido, ademais, para fornecer etilenoglicol. Em um processo bem conhecido, o óxido de etileno é reagido com um grande excesso de água em um processo não catalítico. Essa reação tipicamente produz uma corrente de produto de glicol que consiste em quase 90 por cento em peso de monoetilenoglicol, em que o restante é predominantemente dietilenoglicol, uma parte de trietilenoglicol e uma quantidade pequena de homólogos superiores. Em outro processo bem conhecido, o óxido de etileno é reagido com dióxido de carbono na presença de um catalisador para produzir carbonato de etileno. O carbonato de etileno é subsequentemente hidrolisado para fornecer etilenoglicol. A reação por meio de carbonato de etileno aprimora significativamente a seletividade de conversão de óxido de etileno em monoetilenoglicol.

[006] Foram realizados esforços para simplificar o processo para obter etilenoglicol de etileno, reduzindo-se o equipamento que é exigido e reduzindo-se o consumo de energia. O documento no GB 2107712 descreve um processo para preparar monoetilenoglicol em que os gases do reator de óxido de etileno são fornecidos diretamente a um reator em que óxido de etileno é convertido em carbonato de etileno ou em uma mistura de etilenoglicol e carbonato de etileno.

[007] O documento no EP 0776890 descreve um processo em que os gases do reator de óxido de etileno são fornecidos a um absorvedor, em que a solução de absorção contém principalmente carbonato de etileno e etilenoglicol. O óxido de etileno na solução de absorção é fornecido a um reator de carboxilação e permite-se que o mesmo reaja com dióxido de carbono na presença de um catalisador de carboxilação. O carbonato de etileno na solução de absorção é subsequentemente fornecido, com a adição de água, a um reator de hidrólise e submetido a hidrólise na presença de um catalisador de hidrólise.

[008] O documento no EP 2178815 descreve um processo de absorção reativo para preparar monoetilenoglicol, em que os gases do reator de óxido de etileno são fornecidos a um absorvedor e o óxido de etileno é colocado em contato com o absorvente magro que compreende pelo menos 20% em peso de água na presença de um ou mais catalisadores que promovem a carboxilação e hidrólise, e a maior parte do óxido de etileno é convertida em carbonato de etileno ou etilenoglicol no absorvedor.

[009] Em cada um desses casos, uma corrente de gás que contém gases que não devem ser absorvidos pela corrente de absorvente de recirculação será produzida a partir do absorvedor de EO ou absorvedor reativo. Essa corrente de gás é tratada em uma coluna de absorção de dióxido de carbono e, então, recombinada com quaisquer gases que desviam a coluna de absorção de dióxido de carbono. Os gases combinados são, então, recirculados para o reator de óxido de etileno.

[0010] Quando um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise estiverem presentes no absorvedor, os materiais de decomposição e produtos secundários desses catalisadores podem estar presentes na corrente de absorvente de gordura e/ou na corrente de gás.

[0011] Os catalisadores de óxido de etileno à base de prata (EO), de modo geral, usados em um reator de óxido de etileno, são suscetíveis a venenos de catalisador, em particular, determinados materiais que contêm halogênio, tais como algumas impurezas que contêm iodeto e algumas impurezas que contêm brometo. Quaisquer tais venenos de catalisador presentes na corrente de gás reciclada, portanto, precisarão ser removidos da corrente antes que entrem em contato com os catalisadores de EO. O uso de uma zona de purificação ou leito de guarda a montante de um reator de epoxidação é revelado nos documentos no EP 2285795, EP 2279182 e EP 2155375.

[0012] Os presentes inventores constataram que a sensibilidade de catalisadores de EO a determinados venenos de catalisador pode ser maior que o anteriormente esperado e que sistemas de leito de guarda simples não são adequados para proteger o leito de catalisador de EO de uma maneira confiável e econômica. Um projeto otimizado é exigido para fornecer uma solução eficaz e econômica. Os presentes inventores, portanto, buscaram fornecer um sistema e processo de leito de guarda aprimorados para a remoção de venenos de catalisador de EO na fabricação de alquilenoglicol de um alceno.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0013] Consequentemente, a invenção fornece um sistema de reação para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, em que a dita reação compreende um sistema de leito de guarda posicionado a montante de um reator de EO catalítico, em que o dito sistema de leito de guarda compreende uma linha de alimentação, que fornece uma alimentação gasosa a ser tratada e uma linha efluente configurada para remover a alimentação gasosa tratada, e dois ou mais vasos de leito de guarda dispostos em série em ordem sequencial, em que cada vaso de leito de guarda compreende uma entrada, um leito de material de leito de guarda e uma saída, em que a entrada de cada vaso de leito de guarda é afixada por meio de válvulas tanto à linha de alimentação quanto à saída do vaso de leito de guarda que precede a mesma em ordem sequencial, e em que a saída de cada vaso de leito de guarda é afixada por meio de válvulas tanto à linha efluente quanto à entrada do vaso de leito de guarda que segue a mesma em ordem sequencial e em que o vaso de leito de guarda que segue o último vaso de leito de guarda em ordem sequencial é o primeiro vaso de leito de guarda em ordem sequencial.

[0014] A presente invenção também fornece um processo para operar um sistema de leito de guarda em um sistema de reação para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, conforme revelado no presente documento, em que o dito processo compreende as etapas de: (i) fornecer uma alimentação gasosa por meio de uma linha de alimentação; (ii) alimentar a dita alimentação gasosa através de dois ou mais vasos de leito de guarda dispostos em série, em que cada vaso de leito de guarda compreende um leito de material de leito de guarda com a capacidade para remover impurezas da alimentação gasosa; (iii) colocar a alimentação gasosa em contato com o material de leito de guarda em cada um dentre os dois ou mais vasos de leito de guarda, removendo, dessa forma, impurezas da alimentação gasosa; (iv) remover uma alimentação gasosa tratada do vaso de leito de guarda final em série; (v) após um período de tempo, remover o primeiro vaso de leito de guarda do fluxo da alimentação gasosa e permitir que a alimentação gasosa continue a fluir através do segundo e de quaisquer vasos de leito de guarda subsequentes; (vi) renovar o material de leito de guarda presente no primeiro vaso de leito de guarda; e (vii) restaurar o fluxo da alimentação gasosa através do primeiro vaso de leito de guarda de modo que seja o último vaso de leito de guarda em série a estar em contato com a alimentação gasosa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] As Figuras 1 a 3 são diagramas esquemáticos que mostram modalidades exemplificativas, mas não limitantes da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] A presente invenção fornece um sistema de leito de guarda e um processo para operar o dito sistema para o uso a montante de um reator de óxido de etileno.

[0017] Em um reator de óxido de etileno, o etileno é reagido com oxigênio na presença de um catalisador para formar óxido de etileno. Em tal reação, o oxigênio pode ser fornecido como oxigênio ou como ar, mas é, preferencialmente, fornecido como oxigênio. O gás de lastro, por exemplo, metano ou nitrogênio, é tipicamente abastecido para permitir a operação em altos níveis de oxigênio sem causar uma mistura inflamável. O moderador, por exemplo, monocloroetano, cloreto de vinila ou dicloroetano, pode ser abastecido para controle de desempenho de catalisador de óxido de etileno. O alceno, o oxigênio, o gás de lastro e o moderador abastecem, preferencialmente, o gás de reciclagem que abastece o reator de óxido de etileno a partir de um absorvedor de óxido de etileno (preferencialmente, por meio de uma coluna de absorção de dióxido de carbono).

[0018] O reator de óxido de etileno é, tipicamente, um reator de leito fixo multitubular. O catalisador é, preferencialmente, de prata finamente dispersa e metais opcionalmente promotores em um material de sustentação, por exemplo, alumina. A reação é, preferencialmente, realizada em pressões maiores que 1 MPa e menores que 3 MPa e temperaturas maiores que 200°C e menores que 300°C. A composição de gás do reator de óxido de etileno é, preferencialmente, resfriada em um ou mais refrigeradores, preferencialmente, com geração de vapor d'água em um ou mais níveis de temperatura.

[0019] A composição de gás é, então, passada para um absorvedor de óxido de etileno no qual a mesma é colocada em contato íntimo com o absorvente magro. O absorvente magro compreende pelo menos 20% em peso de água. Preferencialmente, o absorvente magro também compreende carbonato de etileno e/ou etilenoglicol. Pelo menos uma porção e, de modo preferencial, substancialmente todo o óxido de etileno na composição de gás é absorvido no absorvente magro. Preferencialmente, a composição de gás está em contato íntimo com o absorvente magro na presença de um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise. Adequadamente, o absorvedor pode ser do tipo de absorvedor reativo descrito no documento no EP 2178815 ou no pedido copendente no EP 14186273.0.

[0020] Em uma modalidade da invenção, o um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise são homogêneos, e o absorvente magro contém o um ou mais catalisadores.

[0021] Catalisadores homogêneos que são conhecidos por promover a carboxilação incluem haletos de metal alcalino, tais como iodeto de potássio e brometo de potássio, e sais de fosfônio ou amônio orgânicos halogenados, tais como iodeto de tributilmetilfosfônio, iodeto de tetrabutilfosfônio, iodeto de trifenilmetilfosfônio, brometo de trifenil-propilfosfônio, cloreto de trifenilbenzilfosfônio, brometo de tetraetilamônio, brometo de tetrametilamônio, brometo de benziltrietilamônio, brometo de tetrabutilamônio e iodeto de tributilmetilamônio. Os catalisadores homogêneos preferidos que são conhecidos por promover carboxilação incluem iodetos de metal alcalino, tais como iodeto de potássio e sais de fosfônio ou amônio orgânicos halogenados, tais como iodeto de tributilmetilfosfônio, iodeto de tetrabutilfosfônio, iodeto de trifenilmetilfosfônio e iodeto de tributilmetilamônio.

[0022] Catalisadores homogêneos que são conhecidos por promover hidrólise incluem sais de metal alcalino básico, tais como carbonato de potássio, hidróxido de potássio e bicarbonato de potássio, ou metalatos de metal alcalino, tais como molibdato de potássio.

[0023] Os sistemas de catalisador homogêneo incluem uma combinação de iodeto de potássio e carbonato de potássio, e uma combinação de iodeto de potássio e molibdato de potássio.

[0024] Em outra modalidade da invenção, o um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise são heterogêneos, e o catalisador heterogêneo (ou catalisadores heterogêneos) está contido em bandejas verticalmente empilhadas. Os catalisadores heterogêneos que promovem carboxilação incluem haletos de amônio quaternário e fosfônio quaternário imobilizados em sílica, haletos de amônio quaternário e fosfônio quaternário ligados a esferas de poliestireno insolúveis e haletos metálicos (por exemplo, zinco), preferencialmente, iodetos, imobilizados em sustentações sólidas que contêm grupos amônio quaternário ou fosfônio quaternário, tais como resinas de troca iônica que contêm grupos amônio quaternário ou fosfônio quaternário. Catalisadores heterogêneos que promovem hidrólise incluem metalatos imobilizados em sustentações sólidas, por exemplo, molibdatos, vanadatos ou tungstatos imobilizados em resinas de troca iônica que contêm grupos amônio quaternário ou fosfônio quaternário, ou ânions básicos, tais como íons de bicarbonato em sustentações sólidas, por exemplo, bicarbonato imobilizado em resinas de troca iônica que contêm grupos amônio quaternário ou fosfônio quaternário.

[0025] Uma corrente de “absorvente de gordura” é removida do absorvedor de óxido de alquileno, preferencialmente, removendo-se líquido da parte de fundo do absorvedor de óxido de alquileno, isto é, abaixo das bandejas verticalmente empilhadas ou da gaxeta. A corrente de absorvente de gordura conterá carbonato de alquileno e/ou alquilenoglicol e qualquer EO restante, se estiver presente, dependendo das condições, da configuração e do catalisador no absorvedor.

[0026] Quaisquer gases que não são absorvidos no absorvedor de óxido de alquileno, incluindo quaisquer produtos de decomposição de catalisador ou produtos secundários, são removidos da parte de topo do absorvedor e são, por fim, reciclados para o reator de epoxidação. Preferencialmente, pelo menos uma porção do gás a ser reciclado para o reator de epoxidação abastecerá uma coluna de absorção de dióxido de carbono, em que o dióxido de carbono é pelo menos parcialmente absorvido, antes do gás assim tratado abastecer o reator de epoxidação.

[0027] Preferencialmente, os gases são resfriados antes da reciclagem para o reator de epoxidação a fim de reduzir o teor de água. Isso é preferido devido ao fato de o desempenho do catalisador de epoxidação no reator de epoxidação poder ser prejudicialmente afetado por um excesso de água. O desempenho do material de leito de guarda nos vasos de leito de guarda também pode ser prejudicialmente afetado por um excesso de água. Portanto, é preferível que os gases sejam resfriados antes de abastecerem o sistema de leito de guarda. A água removida da corrente de gás de reciclagem pode, opcionalmente, ser recirculada para o absorvedor de óxido de alquileno.

[0028] Constatou-se que quando um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise estão presentes no absorvedor e os ditos catalisadores compreendem um ou mais iodetos ou brometos, então, as impurezas gasosas que contêm iodeto ou impurezas que contêm brometo podem ser formadas, as quais saem do absorvedor de óxido de alquileno com a corrente de gás de reciclagem. Essas impurezas, particularmente, impurezas orgânicas que contêm iodeto podem envenenar o catalisador de epoxidação no reator de epoxidação, mesmo em quantidades mínimas.

[0029] O tratamento do gás de reciclagem em um sistema de leito de guarda com a capacidade para reduzir a quantidade de impurezas que contêm iodeto e/ou impurezas que contêm brometo pode reduzir a quantidade de tais impurezas no gás de reciclagem e, desse modo, proteger o desempenho do catalisador de epoxidação, em particular, a seletividade, a atividade e a duração de tempo que o catalisador de epoxidação permanece no reator de epoxidação antes de ter que trocar o catalisador por um catalisador de epoxidação novo.

[0030] Os presentes inventores constataram que, em particular, as impurezas orgânicas que contêm iodeto e, mais particularmente, iodeto de vinila e iodetos de alquila, tais como iodeto de etila e metila, no gás de reciclagem devem ser reduzidas a níveis muito baixos a fim de o desempenho do catalisador de epoxidação permanecer não afetado em suas presenças. Preferencialmente, a quantidade de iodeto de metila, iodeto de etila e iodeto de vinila no gás de reciclagem, cada uma, precisa ser reduzida a não mais que 5 ppb-p, mais preferencialmente, não mais que 3 ppb-p, ainda mais preferencialmente, não mais que 2 ppb-p, com máxima preferência, não mais que 1 ppb-p.

[0031] A presente invenção, portanto, fornece um sistema de leito de guarda posicionado a montante de um reator de EO catalítico, sendo que o dito sistema de leito de guarda compreende uma linha de alimentação, que fornece uma alimentação gasosa a ser tratada e uma linha efluente configurada para remover a alimentação gasosa tratada, e dois ou mais vasos de leito de guarda dispostos em série em ordem sequencial, em que cada vaso de leito de guarda compreende uma entrada, um leito de material de leito de guarda e uma saída, em que a entrada de cada vaso de leito de guarda é afixada por meio de válvulas tanto à linha de alimentação quanto à saída do vaso de leito de guarda que precede a mesma em ordem sequencial, e em que a saída de cada vaso de leito de guarda é afixada por meio de válvulas tanto à linha efluente quanto à entrada do vaso de leito de guarda que segue a mesma em ordem sequencial e em que o vaso de leito de guarda após o último vaso de leito de guarda em ordem sequencial é o primeiro vaso de leito de guarda em ordem sequencial.

[0032] Preferencialmente, a alimentação gasosa a ser tratada é o gás de reciclagem de um absorvedor de EO. Mais preferencialmente, a alimentação gasosa a ser tratada é o gás de reciclagem de um absorvedor de EO que ainda deve ser tratado em uma coluna de absorção de dióxido de carbono. Posicionar o sistema de leito de guarda nesse estágio no processo pode ter a vantagem adicional de proteger o absorvedor de CO2 contra quaisquer efeitos potenciais que possam ser causados pelas impurezas que são removidas pelo sistema de leito de guarda.

[0033] A linha de alimentação contém, opcionalmente, um ou mais dispositivos de aquecimento ou resfriamento, tais como trocadores de calor, a fim de alterar a temperatura da alimentação gasosa para ser ideal para o sistema de leito de guarda.

[0034] O sistema de leito de guarda compreende dois ou mais vasos de leito de guarda dispostos em ordem sequencial. Em uma modalidade da invenção, prefere-se que o sistema de leito de guarda compreenda mais que dois, por exemplo, 3 ou 4, vasos de leito de guarda dispostos em série em ordem sequencial.

[0035] Ordem sequencial no presente documento significa que o primeiro vaso de leito de guarda é seguido em série pelo segundo vaso de leito de guarda; o segundo vaso de leito de guarda é seguido pelo terceiro vaso de leito de guarda, se estiver presente; e o terceiro vaso de leito de guarda é seguido pelo quarto vaso de leito de guarda, se estiver presente, etc. O primeiro vaso de leito de guarda é considerado como tendo ocorrido em ordem sequencial após o último vaso de leito de guarda.

[0036] Cada vaso de leito de guarda compreende um leito de material de leito de guarda. O material de leito de guarda adequado é selecionado a partir de qualquer material que tenha a capacidade para absorver material, particularmente, impurezas orgânicas que contêm iodeto, que é prejudicial ao catalisador de EO. Os materiais preferidos incluem aqueles descritos nos documentos no EP 2285795 e EP 2155375. Prefere-se que todos os vasos de leito de guarda em um sistema de leito de guarda único contenham o mesmo material de leito de guarda.

[0037] Cada vaso de leito de guarda compreende uma entrada, que é afixada por meio de válvulas tanto à linha de alimentação quanto à saída do vaso de leito de guarda que precede a mesma em ordem sequencial. Em qualquer momento, as válvulas permitirão a alimentação da linha de alimentação ou do vaso de leito de guarda que precede a mesma em ordem sequencial.

[0038] Cada vaso de leito de guarda compreende uma saída, que é afixada por meio de válvulas tanto à linha efluente quanto à entrada do vaso de leito de guarda que segue a mesma em ordem sequencial. Em qualquer momento, as válvulas permitirão a alimentação da linha efluente ou do vaso de leito de guarda que segue a mesma em ordem sequencial.

[0039] As válvulas usadas em cada sistema de leito de guarda podem ser qualquer tipo adequado de válvula conhecido por aquele versado na técnica. Tais válvulas incluem, porém, sem limitação, válvulas únicas, válvulas duplas e válvulas duplas em uma configuração de bloqueio e sangria.

[0040] O sistema de leito de guarda compreende uma linha efluente configurada para remover a alimentação gasosa tratada do sistema e fornecer a mesma, direta ou indiretamente, para o reator de EO. A linha efluente contém, opcionalmente, um ou mais dispositivos de aquecimento ou resfriamento, tais como trocadores de calor, a fim de alterar a temperatura da alimentação gasosa para ser ideal para o reator de EO ou qualquer tratamento adicional da alimentação gasosa antes de ser fornecida para o reator de EO.

[0041] Em uma modalidade da invenção, um sistema de leito de guarda da invenção pode ser precedido ou seguido por um dispositivo de leito de guarda adicional. Tal dispositivo de leito de guarda pode ter uma configuração padrão conhecida na técnica, tal como vaso de leito de guarda de leito simples, único ou dois tais leitos de guarda dispostos em paralelo para permitir que a alimentação seja comutada entre os dois. Nessa modalidade, o dispositivo de leito de guarda adicional pode conter o mesmo material de leito de guarda que o sistema de leito de guarda da presente invenção ou um material de leito de guarda diferente. No entanto em uma modalidade preferida da invenção, dois ou mais sistemas de leito de guarda, de acordo com a presente invenção, podem ser dispostos em série, a montante do reator de EO. Nessa modalidade, a linha efluente do primeiro sistema de leito de guarda fornece a linha de alimentação do segundo sistema de leito de guarda. Um ou mais dispositivos de aquecimento ou resfriamento, tais como trocadores de calor, podem ser fornecidos na linha de alimentação e/ou na linha efluente do primeiro sistema de leito de guarda e/ou na linha de alimentação e/ou na linha efluente do segundo sistema de leito de guarda a fim de fornecer alimentação em uma temperatura ideal ou resfriar o efluente. Ademais, nessa modalidade, o material de leito de guarda contido em cada sistema de leito de guarda pode ser o mesmo ou diferente. Preferencialmente, é diferente. O número de leitos de guarda contidos em cada sistema de leito de guarda também pode ser o mesmo ou diferente. Ademais, as condições sob as quais o gás é tratado em cada sistema de leito de guarda também podem ser as mesmas ou diferentes, dependendo do material de leito de guarda contido no mesmo ou da impureza que deve ser removida.

[0042] Adequadamente, a alimentação gasosa tratada do sistema de leito de guarda (ou sistemas de leito de guarda) da presente invenção é fornecida para o reator de EO após pelo menos uma porção da dita alimentação ter sido fornecida e tratada em uma coluna de absorção de dióxido de carbono.

[0043] A presente invenção também fornece um processo para operar um sistema de leito de guarda posicionado a montante de um reator de EO catalítico, sendo que o dito processo compreende as etapas de: (i) fornecer uma alimentação gasosa por meio de uma linha de alimentação; (ii) alimentar a dita alimentação gasosa através de dois ou mais vasos de leito de guarda dispostos em série, em que cada vaso de leito de guarda compreende um leito de material de leito de guarda com a capacidade para remover impurezas da alimentação gasosa; (iii) colocar a alimentação gasosa em contato com o material de leito de guarda em cada um dentre os dois ou mais vasos de leito de guarda, removendo, dessa forma, impurezas da alimentação gasosa; (iv) remover uma alimentação gasosa tratada do vaso de leito de guarda final em série; (v) após um período de tempo, remover o primeiro vaso de leito de guarda do fluxo da alimentação gasosa e permitir que a alimentação gasosa continue a fluir através do segundo e de quaisquer vasos de leito de guarda subsequentes; (vi) renovar o material de leito de guarda presente no primeiro vaso de leito de guarda; e (vii) restaurar o fluxo da alimentação gasosa através do primeiro vaso de leito de guarda de modo que seja o último vaso de leito de guarda em série a estar em contato com a alimentação gasosa.

[0044] Conforme indicado acima, a alimentação gasosa a ser tratada é o gás de reciclagem de um absorvedor de EO. Preferencialmente, o dito gás de reciclagem de um absorvedor de EO ainda deve ser tratado em uma coluna de absorção de dióxido de carbono. Preferencialmente, pelo menos uma porção do gás a ser reciclado para o reator de epoxidação será fornecida para uma coluna de absorção de dióxido de carbono, em que o dióxido de carbono é pelo menos parcialmente absorvido, antes do gás assim tratado ser fornecido para o reator de epoxidação e após a alimentação gasosa ter sido tratada no sistema de leito de guarda (ou sistemas de leito de guarda).

[0045] O teor real da alimentação gasosa variará dependendo das condições usadas no restante do processo de óxido de etileno, carbonato de etileno ou etilenoglicol.

[0046] Em cada sistema de leito de guarda, a alimentação gasosa passa através de cada um dentre os dois ou mais vasos de leito de guarda em série e está em contanto com o material de leito de guarda em cada vaso de leito de guarda em que as impurezas são removidas. Dependendo do teor de impurezas da alimentação gasosa, as impurezas serão removidas no primeiro vaso de leito de guarda e, possivelmente, no segundo vaso de leito de guarda e em quaisquer vasos de leito de guarda posteriores. Uma alimentação gasosa tratada será removida do vaso de leito de guarda final em série. A dita alimentação gasosa tratada terá um nível reduzido de impurezas.

[0047] Em uma modalidade preferida, o material de leito de guarda é um material à base de prata em alumina. Nessa modalidade, os vasos de leito de guarda no sistema de leito de guarda são, preferencialmente, operados em uma temperatura de pelo menos 100°C, mais preferencialmente, pelo menos 115°C, com máxima preferência, pelo menos 120°C. Nessa modalidade, os leitos de guarda são, preferencialmente, operados em uma temperatura de no máximo 145°C, mais preferencialmente, no máximo 140°C, com máxima preferência, no máximo 135°C.

[0048] Em outra modalidade preferida, o material de leito de guarda é um material à base de paládio/ouro, preferencialmente sustentado em sílica. Nessa modalidade, os vasos de leito de guarda no sistema de leito de guarda são, preferencialmente, operados em uma temperatura de pelo menos 65°C, mais preferencialmente, pelo menos 70°C, com máxima preferência, pelo menos 83°C. Nessa modalidade, os vasos de leito de guarda são, preferencialmente, operados em uma temperatura de no máximo 95°C, mais preferencialmente, no máximo 90°C, com máxima preferência, no máximo 87°C.

[0049] Cada leito de material de leito de guarda pode estar contido no vaso de leito de guarda em qualquer sistema adequado. Os sistemas preferidos incluem um leito fixo axial, em que o gás a ser tratado está em contato com o leito de material de leito de guarda como um fluxo axial, e um leito fixo radial, em que o gás a ser tratado é fornecido a partir da entrada para o lado externo do leito fixo e passa através do leito fixo para o centro do vaso de leito de guarda e, então, para a saída. É preferido um leito fixo radial. Tal leito terá, de modo geral, uma queda de pressão.

[0050] Em qualquer modalidade, a pressão em cada sistema de leito de guarda será determinada pela pressão do circuito de gás no sistema geral. Uma pressão de operação preferida está na faixa de 1 a 4 MPa (medida). Uma pressão de operação mais preferida está na faixa de 2 a 3 MPa (medida).

[0051] Conforme indicado acima, um sistema de leito de guarda, de acordo com a presente invenção, pode ser precedido ou seguido por um dispositivo de leito de guarda adicional. Tal dispositivo de leito de guarda pode ter uma configuração padrão conhecida na técnica, tal como vaso de leito de guarda de leito único simples ou dois tais leitos de guarda dispostos em paralelo para permitir que a alimentação seja comutada entre os dois. No entanto, preferencialmente, dois ou mais sistemas de leito de guarda, de acordo com a presente invenção, podem ser operados em série. Nessa modalidade, cada um dentre os sistemas de leito de guarda será operado de acordo com o processo da presente invenção. Cada um dentre os sistemas de leito de guarda conterá, preferencialmente, um material de leito de guarda diferente e será, preferencialmente, operado em uma temperatura e pressão para se adequar a tal material de leito de guarda. A alimentação gasosa pode, portanto, ser aquecida ou resfriada antes de ser fornecida a cada sistema de leito de guarda.

[0052] Em uma modalidade particularmente preferida da invenção, dois ou mais sistemas de leito de guarda são operados em série. Nessa modalidade, cada sistema de leito de guarda conterá, preferencialmente, um material de leito de guarda diferente em seus vasos de leito de guarda. Mais preferencialmente, o primeiro sistema de leito de guarda em série, que compreende dois ou mais, preferencialmente, mais que dois vasos de leito de guarda, conterá um material à base de prata em alumina como o material de leito de guarda. Também mais preferencialmente, o segundo sistema de leito de guarda em série, que compreende dois ou mais, preferencialmente, dois vasos de leito de guarda, conterá um material à base de paládio/ouro, preferencialmente, sustentado em sílica, como material de leito de guarda. As condições de operação adequadas para tais sistemas são indicadas acima.

[0053] Após um período de tempo, o primeiro vaso de leito de guarda no sistema de leito de guarda é removido do fluxo da alimentação gasosa. A fim de determinar o período de tempo adequado, será necessário monitorar o nível de impurezas na alimentação gasosa conforme a mesma deixa e entrada em cada vaso de leito de guarda. Uma vez que a quantidade de impurezas na alimentação gasosa que deixa o primeiro vaso de leito de guarda em série alcance um determinado nível, por exemplo, um nível que indica que o material de leito de guarda no primeiro vaso de leito de guarda é pelo menos 60%, preferencialmente, pelo menos 70%, mais preferencialmente, pelo menos 80%, com máxima preferência, pelo menos 90% exaurido, o vaso de leito de guarda é removido do fluxo da alimentação gasosa pela operação de válvulas. O fluxo da alimentação gasosa continua através do segundo vaso de leito de guarda e de quaisquer vasos de leito de guarda subsequentes.

[0054] O material de leito de guarda no primeiro vaso de leito de guarda é, então, renovado. Isso pode ser realizado removendo-se pelo menos uma porção do material de leito de guarda e substituindo-se a mesma por material de leito de guarda novo ou reativado.

[0055] Uma vez que o material de leito de guarda no primeiro vaso de leito de guarda tenha sido renovado, o fluxo da alimentação gasosa através do dito vaso de leito de guarda é restaurado pela operação de válvulas. No entanto, o mesmo é restaurado de modo que o primeiro vaso de leito de guarda seja agora o último vaso de leito de guarda em série a entrar em contato com a alimentação gasosa.

[0056] Após um período de tempo adicional, novamente determinado pelo monitoramento do nível de impurezas no fluxo gasoso, as mesmas etapas são aplicadas ao segundo vaso de leito de guarda em série (que nesse estágio está em contato com a alimentação gasosa primeiro). O vaso de leito de guarda é removido do fluxo e o material de leito de guarda contido no mesmo é renovado antes do fluxo da alimentação gasosa ser restaurado com o segundo vaso de leito de guarda, agora o último vaso de leito de guarda em série a entrar em contato com a alimentação gasosa.

[0057] Esse processo pode ser repetido com cada vaso de leito de guarda por vez para garantir a operação contínua e um alto nível de remoção de impurezas.

[0058] Uma vantagem particular da presente invenção é que a mesma permite que o sistema de leito de guarda seja operado de modo que uma proporção muito alta de impurezas venenosas de catalisador presentes no gás de reciclagem seja removida. Ao mesmo tempo, o sistema de leito de guarda é usado de uma maneira confiável, eficaz e econômica. A maior parte de quaisquer impurezas é removida no primeiro vaso de leito de guarda em série. No entanto, quaisquer impurezas que passem através do primeiro vaso de leito de guarda serão removidas no segundo e quaisquer vasos de leito de guarda subsequentes. Isso permite que o primeiro vaso de leito de guarda permaneça em serviço até que o material de leito de guarda contido no mesmo seja quase totalmente exaurido. O segundo vaso de leito de guarda que contém principalmente material de leito de guarda novo, então, assume o papel principal de remoção de impurezas enquanto o material de leito de guarda no primeiro vaso de leito de guarda é substituído.

[0059] Em um sistema de leito de guarda simples, que contém, por exemplo, dois vasos de leito de guarda em paralelo, o primeiro vaso de guarda teria que ser removido do fluxo de gás e o material de leito de guarda contido no mesmo substituído muito após o mesmo ser totalmente exaurido para garantir que um alto nível de remoção de impureza fosse mantido. Por exemplo, quando for usado apenas 50% do material de leito de guarda em tal sistema, a quantidade de impurezas que contêm iodeto que passam através do vaso de leito de guarda terá aumentado a um nível inaceitável. O vaso de leito de guarda, então, será tirado de serviço e o material de leito de guarda no mesmo será substituído. Desse modo, desperdiça-se material de leito de guarda dispendioso.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0060] A invenção será descrita agora em detalhes com referência às modalidades não limitantes mostradas nas Figuras.

[0061] Na Figura 1 (para conveniência, o reator de EO não foi desenhado), uma alimentação gasosa inicial 1 é fornecida à linha de alimentação 3, que, opcionalmente, contém um trocador de calor 2. A linha de alimentação 3 é conectada por meio de válvulas 4 e 9 às entradas 5 e 10 de um primeiro vaso de leito de guarda 6 e um segundo vaso de leito de guarda 11 dispostos em série em ordem sequencial. A saída 7 do primeiro vaso de leito de guarda 6 é conectada por meio de válvulas 8 e 16 tanto à entrada 10 do segundo vaso de leito de guarda 11 quanto à linha efluente 15. A saída 12 do segundo vaso de leito de guarda 11 é conectada por meio de válvulas 13 e 14 tanto à linha efluente 15 quanto à entrada 5 do primeiro vaso de leito de guarda 6. A linha efluente 15 contém, opcionalmente, um trocador de calor 17 para fornecer uma alimentação gasosa tratada 18 em uma temperatura ideal.

[0062] No uso, inicialmente, uma alimentação gasosa 1 é fornecida através de linha de alimentação 3. As válvulas 4, 8 e 13 são abertas e as válvulas 9, 14 e 16 são fechadas. A alimentação gasosa, portanto, passa por meio de entrada 5 para o primeiro vaso de leito de guarda 6, em que a mesma é colocada em contato com o material de leito de guarda contido no mesmo em temperatura e pressão adequadas e as impurezas são removidas. Subsequentemente, a alimentação gasosa passa através da saída 7. A alimentação gasosa, então, prossegue através da entrada 10 para o segundo vaso de leito de guarda 11, em que é colocada em contado com o material de leito de guarda contido no mesmo em temperatura e pressão adequadas e as impurezas adicionais podem ser removidas. Subsequentemente, o gás passa para a saída 12. A alimentação gasosa, então, passa para a linha efluente 15 para fornecer alimentação gasosa tratada 18, opcionalmente, por meio de um trocador de calor 17.

[0063] Após um período de tempo determinado pelos níveis de impurezas nas saídas dos vasos de leito de guarda, as válvulas 4 e 8 são fechadas e a válvula 9 é aberta. A corrente de alimentação gasosa passa apenas através do segundo vaso de leito de guarda 11, e o primeiro vaso de leito de guarda é removido do fluxo da alimentação gasosa. O material de leito de guarda no primeiro vaso de leito de guarda 6 é renovado. A válvula 13 é, então, fechada e as válvulas 14 e 16 são abertas. O fluxo da alimentação gasosa através do primeiro vaso de leito de guarda 6 é restaurado, mas o dito primeiro vaso de leito de guarda 6 agora opera como o último vaso de leito de guarda em série.

[0064] Um sistema que contém 4 vasos de leito de guarda é mostrado na Figura 2 (para conveniência, o reator de EO não foi desenhado). Na Figura 2, uma alimentação inicial 19 é fornecida para a linha de alimentação 21, que, opcionalmente, contém um trocador de calor 20. A linha de alimentação 21 é conectada por meio de válvulas 22, 42, 43 e 44 às entradas 23, 27, 31 e 35 de um primeiro vaso de leito de guarda 24, um segundo vaso de leito de guarda 28, um terceiro vaso de leito de guarda 32 e um quarto vaso de leito de guarda 36 dispostos em série em ordem sequencial. A saída 25 do primeiro vaso de leito de guarda 24 é conectada por meio de válvulas 26 e 46 tanto à entrada 27 do segundo vaso de leito de guarda 28 quanto à linha efluente 39. A saída 29 do segundo vaso de leito de guarda 28 é conectada por meio de válvulas 30 e 47 tanto à entrada 31 do terceiro vaso de leito de guarda 32 quanto à linha efluente 39. A saída 33 do terceiro vaso de leito de guarda 32 é conectada por meio de válvulas 34 e 48 tanto à entrada 35 do quarto vaso de leito de guarda 36 quanto à linha efluente 39. A saída 37 do quarto vaso de leito de guarda 36 é conectada por meio de válvulas 38 e 45 tanto à entrada 23 do primeiro vaso de leito de guarda 24 quanto à linha efluente 39.

[0065] A linha efluente 39 contém, opcionalmente, um trocador de calor 40 para fornecer uma alimentação gasosa tratada 41 em uma temperatura ideal.

[0066] No uso, inicialmente, uma alimentação gasosa 19 é fornecida através de linha de alimentação 21. As válvulas 22, 26, 30, 34 e 38 são abertas e as válvulas 42, 43, 44, 45, 46, 47 e 48 são fechadas. A alimentação gasosa, portanto, passa por meio de entrada 23 para o primeiro vaso de leito de guarda 24, em que a mesma é colocada em contato com o material de leito de guarda contido no mesmo em temperatura e pressão adequadas e as impurezas são removidas. Subsequentemente, a alimentação gasosa passa através da saída 25. A alimentação gasosa, então, prossegue através da entrada 27 para o segundo vaso de leito de guarda 28, em que é colocada em contado com o material de leito de guarda contido no mesmo em temperatura e pressão adequadas e as impurezas adicionais podem ser removidas. Subsequentemente, o gás passa para a saída 29. A alimentação gasosa, então, prossegue através da entrada 31 para o terceiro vaso de leito de guarda 32, em que é colocada em contado com o material de leito de guarda contido no mesmo em temperatura e pressão adequadas e as impurezas adicionais podem ser removidas. Subsequentemente, o gás passa para a saída 33. A alimentação gasosa, então, prossegue através da entrada 35 para o quarto vaso de leito de guarda 36, em que é colocada em contado com o material de leito de guarda contido no mesmo em temperatura e pressão adequadas e as impurezas adicionais podem ser removidas. Subsequentemente, o gás passa para a saída 37. A alimentação gasosa, então, passa para a linha efluente 39 para fornecer alimentação gasosa tratada 41, opcionalmente, por meio de um trocador de calor 40.

[0067] Após um período de tempo determinado pelos níveis de impurezas nas saídas dos vasos de leito de guarda, as válvulas 22 e 26 são fechadas e a válvula 42 é aberta. A corrente de alimentação gasosa passa apenas através do segundo vaso de leito de guarda 28, do terceiro vaso de leito de guarda 32 e do quarto vaso de leito de guarda 36. O primeiro vaso de leito de guarda 24 é removido do fluxo da alimentação gasosa. O material de leito de guarda no primeiro vaso de leito de guarda 24 é renovado. A válvula 38 é, então, fechada e as válvulas 45 e 46 são abertas. O fluxo da alimentação gasosa através do primeiro vaso de leito de guarda 24 é restaurado, mas o dito primeiro vaso de leito de guarda 24 agora opera como o último vaso de leito de guarda em série.

[0068] Após um período adicional de tempo determinado pelos níveis de impurezas nas saídas dos vasos de leito de guarda, as válvulas 42 e 30 são fechadas e a válvula 43 é aberta. A corrente de alimentação gasosa passa apenas através do terceiro vaso de leito de guarda 32, do quarto vaso de leito de guarda 36 e, então, do primeiro vaso de leito de guarda 24. O segundo vaso de leito de guarda 28 é removido do fluxo da alimentação gasosa. O material de leito de guarda no segundo vaso de leito de guarda 28 é renovado. A válvula 46 é, então, fechada e as válvulas 26 e 47 são abertas. O fluxo da alimentação gasosa através do segundo vaso de leito de guarda 28 é restaurado, mas o dito segundo vaso de leito de guarda 28 agora opera como o último vaso de leito de guarda em série.

[0069] O processo pode, então, ser repetido com o terceiro e o quarto vasos de leito de guarda por vez.

[0070] A Figura 3 (para conveniência, o reator de EO não foi desenhado) mostra uma modalidade em que dois sistemas de leito de guarda, sendo que um compreende quatro vasos de leito de guarda e um compreende dois vasos de leito de guarda, são operados em série. Cada sistema de leito de guarda é operado independentemente do outro e pelos processos descritos acima para as Figuras 1 e 2. A alimentação gasosa tratada 41 de um primeiro sistema de leito de guarda é fornecida para a linha de alimentação 3 do segundo sistema de leito de guarda. Nessa modalidade, o trocador de calor 40 pode ser usado para fornecer a alimentação gasosa ao segundo sistema de leito de guarda na temperatura ideal para tal sistema de leito de guarda.

Claims

1. Processo para operar um sistema de leito de guarda em um sistema de reação para a produção de carbonato de etileno e/ou etilenoglicol, o sistema de reação compreendendo um reator de óxido de etileno (EO) catalítico, um sistema de leito de guarda posicionado a montante do reator de EO catalítico, e um absorvedor de EO posicionado a jusante do reator de EO catalítico, em que a composição de gás do reator de EO catalítico é passada para o absorvedor de EO, no qual a mesma é colocada em contato com um absorvente magro na presença de um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise, em que os gases que não são absorvidos no absorvedor de EO são removidos do topo do absorvedor de EO e reciclados para o reator de EO, e em que o um ou mais catalisadores que promovem carboxilação e hidrólise no absorvedor de EO compreendem um ou mais iodetos ou brometos, e impurezas gasosas que contêm iodeto ou impurezas que contêm brometo são formadas, as quais saem do absorvedor de EO com a corrente de gás de reciclagem; o sistema de leito de guarda compreende uma linha de alimentação que fornece uma alimentação gasosa a ser tratada, e uma linha efluente configurada para remover a alimentação gasosa tratada, e dois ou mais vasos de leito de guarda dispostos em série em ordem sequencial, cada vaso de leito de guarda compreende uma entrada, um leito de material de leito de guarda e uma saída, em que a entrada de cada vaso de leito de guarda é afixada por meio de válvulas tanto à linha de alimentação quanto à saída do vaso de leito de guarda que precede a mesma em ordem sequencial, e em que a saída de cada vaso de leito de guarda é afixada por meio de válvulas tanto à linha efluente quanto à entrada do vaso de leito de guarda que segue a mesma em ordem sequencial e em que o vaso de leito de guarda que segue o último vaso de leito de guarda em ordem sequencial é o primeiro vaso de leito de guarda em ordem sequencial, o processo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (i) fornecer a alimentação gasosa a ser tratada por meio da linha de alimentação, em que a alimentação gasosa a ser tratada é o gás reciclado do absorvedor de EO; (ii) alimentar a alimentação gasosa através dos dois ou mais vasos de leito de guarda dispostos em série, em que cada vaso de leito de guarda compreende um leito de material de leito de guarda capaz de a remover impurezas da alimentação gasosa; (iii) colocar a alimentação gasosa em contato com o material de leito de guarda em cada um dos dois ou mais vasos de leito de guarda, removendo, dessa forma, impurezas da alimentação gasosa; (iv) remover uma alimentação gasosa tratada do vaso de leito de guarda final em série; (v) após um período de tempo, remover o primeiro vaso de leito de guarda do fluxo da alimentação gasosa e permitir que a alimentação gasosa continue a fluir através do segundo e de quaisquer vasos de leito de guarda subsequentes; (vi) renovar o material de leito de guarda presente no primeiro vaso de leito de guarda; e (vii) restaurar o fluxo da alimentação gasosa através do primeiro vaso de leito de guarda de modo que seja o último vaso de leito de guarda em série a estar em contato com a alimentação gasosa.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de leito de guarda é um material à base de prata em alumina ou um material à base de paládio/ouro, preferencialmente sustentado em sílica.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o material de leito de guarda é um material à base de prata em alumina e os vasos de leito de guarda são operados em uma temperatura de pelo menos 100°C e no máximo 145°C; ou o material de leito de guarda é um material à base de paládio/ouro, preferencialmente sustentado em sílica, e os vasos de leito de guarda são operados em uma temperatura de pelo menos 65°C e no máximo 95°C.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as impurezas que contêm iodeto formadas no absorvedor de EO incluem iodeto de vinila e iodetos de alquila, tais como iodeto de etila e metila.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que cada leito do material de leito de guarda é um leito fixo radial.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de reação compreende adicionalmente um absorvedor de dióxido de carbono e o sistema de leito de guarda também está a montante do absorvedor de dióxido de carbono, que está a montante do reator de EO catalítico.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que dois ou mais sistemas de leito de guarda operados por esse processo são arranjados em série e a corrente de alimentação gasosa tratada removida do vaso de leito de guarda final em série do primeiro sistema de leito de guarda é fornecida como a alimentação gasosa através de uma linha de alimentação ao segundo sistema de leito de guarda.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material de leito de guarda contido dentro do primeiro sistema de leito de guarda arranjado em série compreende prata ou alumina.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro sistema de leito de guarda arranjado em série compreende mais do que dois vasos de leito de guarda.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o material de leito de guarda contido dentro do segundo sistema de leito de guarda arranjado em série compreende paládio e ouro, preferencialmente sustentado em sílica.