ES2314477T3 - Procedimiento para la separacion de trioxano partir de una mezcla de trioxano/formaldehido/agua por medio de una rectificacion con cambio de presion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la separación de trioxano a partir de una corriente de partida I, constituida por formaldehído, por trioxano y por agua, según el cual a) se prepara una corriente de partida I, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componentes secundarios trioxano y agua, b) se mezcla la corriente de partida I con una corriente de reciclo VII, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios formaldehído y agua, obteniéndose la corriente de partida Ia, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componentes secundarios trioxano y agua, c) se destila la corriente de partida Ia en una primera etapa de destilación a una presión comprendida entre 0,1 y 2,5 bares, obteniéndose una corriente II, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componente secundario agua, y una corriente III, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído, d) la corriente III, se destila, en caso dado tras la separación de los productos de bajo punto de ebullición procedentes de la corriente III, se destila en una etapa para la separación de los productos de bajo punto de ebullición en una segunda etapa de destilación, a una presión comprendida entre 0,2 y 17,5 bares, siendo la presión en la segunda etapa de destilación entre 0,1 y 15 bares mayor que la presión en la primera etapa de destilación, obteniéndose una corriente IV, que está constituida esencialmente por trioxano, y una corriente V, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído, e) en caso dado, la corriente V se mezcla con una corriente IX, que contiene agua como componente principal, obteniéndose una corriente Va con un contenido en agua mayor que el de la corriente V, conteniendo la corriente Va trioxano como componente principal y conteniendo agua y formaldehído como componentes secundarios, f) la corriente V o bien Va se destila en una tercera etapa de destilación a una presión comprendida entre 1 y 10 bares, obteniéndose una corriente VI, que está constituida esencialmente por agua, y la corriente de reciclo VII, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído.
Description
Procedimiento para la separación de trioxano a
partir de una mezcla de trioxano/formaldehído/agua por medio de una
rectificación con cambio de presión.
La invención se refiere a un procedimiento para
la separación de trioxano a partir de una mezcla de
trioxano/formaldehído/agua así como a un procedimiento para la
obtención de trioxano.
El trioxano se prepara, por regla general,
mediante destilación de solución acuosa de formaldehído en presencia
de catalizadores ácidos. A continuación se separa el trioxano del
destilado, que contiene formaldehído y agua, mediante extracción
con hidrocarburos halogenados, tales como el cloruro de metileno o
el 1,2-dicloroetano, o con otros disolventes, no
miscibles con el agua.
La publicación DE-A 1 668 867
describe un procedimiento para la separación del trioxano a partir
de mezclas, que contienen agua, formaldehído y trioxano, mediante
la extracción con un disolvente orgánico. En este caso, se carga un
tramo de extracción, constituido por dos tramos parciales, por un
extremo con un agente de extracción para el trioxano, cuyo agente
de extracción es usualmente orgánico, que no es prácticamente
miscible con el agua, cargándose con agua por el otro extremo.
Entre los dos tramos parciales se alimenta el destilado de la
síntesis de trioxano, que debe ser separado. Se obtienen entonces,
sobre el lado correspondiente a la alimentación del disolvente, una
solución acuosa de formaldehído y se obtienen, sobre el lado de la
alimentación del agua, una solución del trioxano en el disolvente,
que está prácticamente exenta de formaldehído. En un ejemplo se
dosifica el destilado, que se forma en la síntesis del trioxano, que
está constituido por un 40% en peso de agua, un 35% en peso de
trioxano y un 25% en peso de formaldehído, en la sección central de
una columna de pulsación, alimentándose cloruro de metileno por el
extremo superior de la columna y alimentándose agua por el extremo
inferior de la columna. En este caso, se obtiene una solución
aproximadamente al 25% en peso de trioxano en cloruro de metileno
en el extremo inferior de la columna y se obtiene una solución
acuosa de formaldehído aproximadamente al 30% en peso en el extremo
superior de la columna.
El inconveniente de esta forma de proceder
consiste en la presencia de agente de extracción, que tiene que ser
purificado. Los agentes de extracción empleados están constituidos,
en parte, por productos peligrosos (productos T o productos T^{+}
en el sentido de la Ordenanza Alemana de productos peligrosos), cuya
manipulación requiere medidas de precaución especiales.
La publicación DE-A 197 32 291
describe un procedimiento para la separación de trioxano a partir de
una mezcla acuosa, que está constituida esencialmente por trioxano,
por agua y por formaldehído, en el cual se retira trioxano de la
mezcla mediante perevaporación y el permeato, que está enriquecido
en trioxano, se separa mediante rectificación en trioxano y en una
mezcla azeotrópica constituida por trioxano, por agua y por
formaldehído. En el ejemplo se separa una mezcla acuosa que está
constituida por un 40% en peso de trioxano, por un 40% en peso de
agua y por un 20% en peso de formaldehído, en una primera columna de
destilación a presión normal, en una mezcla de agua/formaldehído y
en una mezcla azeotrópica de trioxano/agua/formaldehído. La mezcla
azeotrópica se conduce hasta una unidad de perevaporación, que
contiene una membrana constituida por polidimetilsiloxano con una
zeolita hidrófoba. La mezcla, enriquecida con trioxano, se separa,
en una segunda columna de destilación a presión normal, en trioxano
y de nuevo en una mezcla azeotrópica constituida por trioxano, por
agua y por formaldehído. Esta mezcla azeotrópica se recicla hasta
un punto situado por delante de la etapa de perevaporación.
El inconveniente de esta forma de proceder
reside en que las inversiones para la unidad de perevaporación son
muy elevadas.
La tarea de la invención consiste en
proporcionar un procedimiento para la separación de trioxano a
partir de mezclas azeotrópicas de trioxano/formaldehído/agua, que
no necesite las etapas de extracción ni las etapas de
perevaporación del estado de la técnica.
Esta tarea se resuelve por medio de un
procedimiento para la separación de trioxano a partir de una
corriente de partida I constituida por formaldehído, trioxano y
agua según el cual
- a)
- se prepara una corriente de partida I, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componentes secundarios trioxano y agua,
- b)
- se mezcla la corriente de partida I con una corriente de reciclo VII, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios formaldehído y agua, obteniéndose la corriente de partida Ia, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componentes secundarios trioxano y agua,
- c)
- se destila la corriente de partida Ia en una primera etapa de destilación a una presión comprendida entre 0,1 y 2,5 bares, obteniéndose una corriente II, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componente secundario agua, y una corriente III, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído,
- d)
- la corriente III, se destila, en caso dado tras la separación de los productos de bajo punto de ebullición procedentes de la corriente III, se destila en una etapa para la separación de los productos de bajo punto de ebullición en una segunda etapa de destilación, a una presión comprendida entre 0,2 y 17,5 bares, siendo la presión en la segunda etapa de destilación entre 0,1 y 15 bares mayor que la presión en la primera etapa de destilación, obteniéndose una corriente IV, que está constituida esencialmente por trioxano, y una corriente V, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído,
- e)
- en caso dado, la corriente V se mezcla con una corriente IX, que contiene agua como componente principal, obteniéndose una corriente Va con un contenido en agua mayor que el de la corriente V, conteniendo la corriente Va trioxano como componente principal y conteniendo agua y formaldehído como componentes secundarios,
- f)
- la corriente V o bien Va se destila en una tercera etapa de destilación a una presión comprendida entre 1 y 10 bares, obteniéndose una corriente VI, que está constituida esencialmente por agua, y la corriente de reciclo VII, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído.
El componente principal es el componente con la
proporción másica mayor o bien con la proporción másica máxima en
la mezcla correspondiente. De manera preferente, la proporción
másica del componente principal en la mezcla correspondiente
corresponde al menos al 50% en peso.
Se sabe que el trioxano, el formaldehído y el
agua forman un azeótropo ternario, que presenta una composición
formada por un 69,5% en peso de trioxano, un 5,4% en peso de
formaldehído y un 25,1% en peso de agua, a una presión de 1
bar.
De conformidad con la invención, se evita este
azeótropo mediante la destilación con cambio de presión, según el
cual se llevan a cabo a presiones diferentes una primera destilación
y una segunda destilación. En una primera columna de destilación,
que se hace trabajar a presión más baja, se separa la mezcla de
partida Ia en una mezcla de trioxano/agua con un bajo contenido en
formaldehído III y una mezcla de formaldehído/agua esencialmente
exenta de trioxano II. La mezcla de formaldehído/agua II puede
reciclarse hasta la síntesis del trioxano. En una segunda columna
de destilación, que se hace trabajar a presión más elevada, se
separa la mezcla de trioxano/formaldehído/agua III obtenida, en
trioxano puro y en una mezcla de trioxano/formaldehído/agua V con un
contenido más bajo en trioxano. De conformidad con la invención, se
separa la mezcla de trioxano/formaldehído/agua V (respectivamente
Va) en una tercera columna de destilación esencialmente en agua pura
VI y en una mezcla de trioxano/formaldehído/agua con un contenido
más elevado en trioxano VII. Ésta se recicla por delante de la
primera columna de destilación. De manera preferente, se aumenta el
contenido en agua de la mezcla V como paso previo a la separación
del agua en la tercera columna de destilación mediante el aporte de
una corriente IX que contiene agua.
Como columnas de destilación son adecuadas las
columnas de destilación de cualquier tipo tales como las columnas
de empaquetadura y las columnas de platos. Estas pueden contener
apliques, empaquetaduras o cargas a granel de cuerpos de relleno,
de cualquier tipo.
La presión en la segunda etapa de destilación es
entre 0,1 y 15 bares mayor que la presión en la primera etapa de
destilación. De manera preferente, esta diferencia de presión está
comprendida entre 1,0 y 10 bares, de manera especialmente
preferente está comprendida entre 1,5 y 5 bares.
Todas las indicaciones de presión se refieren a
la presión en la cabeza de la columna correspondiente.
La primera etapa de destilación se lleva a cabo
a una presión comprendida entre 0,1 y 2,5 bares, de manera
preferente comprendida entre 0,5 y 2,0 bares. La primera etapa de la
destilación se lleva a cabo, en general, en una columna de
destilación con, al menos, 2, preferentemente 2 hasta 50, de manera
especialmente preferente con 4 hasta 25 etapas teóricas. En
general, la sección de agotamiento de esta columna comprende al
menos el 25%, de manera preferente comprende entre el 50 y el 90%
de las etapas teóricas de esta columna.
La corriente de alimentación Ia contiene, en
general, entre un 55 y un 85% en peso de formaldehído, entre un 15
y un 35% en peso de agua y entre un 1,0 y un 30% en peso de
trioxano. Esta corriente Ia se separa en una corriente II, que se
retira de manera preferente por la cabeza de la columna, y en una
corriente III, que se retira de manera preferente por la cola de la
columna.
La corriente II contiene, en general, una
proporción menor que un 1% en peso, de manera preferente menor que
un 0,1% en peso de trioxano, de manera especialmente preferente
menor que un 0,01% en peso de trioxano. A modo de ejemplo, la
corriente II está compuesta de la manera siguiente: entre un 65 y un
85% en peso de formaldehído, entre un 15 y un 35% en peso de agua y
entre 0 y un 1% en peso de trioxano. La corriente III contiene, en
general, más de un 50% en peso, de manera preferente más de un 60%
en peso, de manera especialmente preferente más de un 70% en peso
de trioxano. A título de ejemplo, la corriente III está compuesta de
la manera siguiente: entre un 3 y un 20% en peso de formaldehído,
entre un 10 y un 30% en peso de agua y entre un 60 y un 80% en peso
de trioxano.
La corriente II se recicla de manera preferente
hasta la síntesis del trioxano.
Las corrientes Ia, III, V, Va y VII pueden
contener todavía hasta un 15% en peso inclusive de productos de
bajo punto de ebullición. Los productos de bajo punto de ebullición
usuales, que pueden formarse en la síntesis del trioxano y en la
separación por destilación subsiguiente, son el formiato de metilo,
el metilal, el dimetoxidimetiléter, el trimetoxidimetiléter, el
metanol, el ácido fórmico así como sus semiacetales y sus acetales
completos. Para la separación de estos productos de bajo punto de
ebullición puede llevarse a cabo, de manera opcional, una etapa de
separación de los productos de bajo punto de ebullición entre la
primera etapa de destilación y la segunda etapa de destilación. En
este caso, se separan los productos de bajo punto de ebullición de
manera preferente a través de la cabeza de una columna para la
separación de los productos de bajo punto de ebullición, que se
hace trabajar, en general, a una presión comprendida entre 0,1 y 5
bares, de manera preferente a una presión comprendida entre 1,0 y
2,5 bares. En general, la columna para la separación de los
productos de bajo punto de ebullición presenta, al menos, 2 etapas
teóricas, de manera preferente presenta entre 15 y 50 etapas
teóricas. En general, la sección de agotamiento de esta columna
abarca entre el 25 y el 90%, de manera preferente entre el 50 y el
75% de las etapas teóricas de esta columna. El contenido de los
componentes de bajo punto de ebullición, con respecto al trioxano,
en la descarga de la cola de la columna de destilación de los
productos de bajo punto de ebullición supone, en general, menos de
un 5% en peso, de manera preferente menos de un 2,5% en peso, de
manera especialmente preferente menos de un 1,5% en peso.
En general, se lleva a cabo una separación de
los productos de bajo punto de ebullición.
La corriente III se separa en una segunda etapa
de destilación, a una presión comprendida entre 0,2 y 17,5 bares,
en una corriente IV, constituida fundamentalmente por trioxano puro
y en una corriente V, que contiene como componente principal
trioxano y que contiene, además, agua y formaldehído. Esta segunda
etapa de destilación se lleva a cabo, de manera preferente, entre
2,5 y 10 bares. En general se lleva a cabo esta segunda etapa de
destilación en una columna de destilación con, al menos, 2 platos
teóricos, preferentemente con 10 hasta 50 platos teóricos,
obteniéndose la corriente IV como corriente de descarga por la cola
o como corriente de descarga lateral en la sección de agotamiento
de la columna y obteniéndose la corriente V como corriente de
descarga por la cabeza. En general, la sección de agotamiento de
esta columna de destilación comprende entre el 25 y el 90%, de
manera preferente entre el 50 y el 75% de las etapas teóricas de
esta columna.
En general, la corriente IV contiene entre un 95
y un 100% en peso, de manera preferente entre un 99 y un 100% en
peso de trioxano y entre 0 y un 5% en peso, de manera preferente
entre 0 y un 1% en peso de agua y de componentes secundarios. Los
componentes secundarios son, de manera especial, los productos de
bajo punto de ebullición que han sido citados precedentemente así
como también componentes con un punto de ebullición mayor que el
del trioxano. De manera especialmente preferente, el contenido en
agua y de los componentes secundarios en la corriente de trioxano
IV es < 0,1%. Incluso puede ser < 0,01%. La corriente V
contiene, por ejemplo, entre un 5 y un 20% en peso de formaldehído,
entre un 15 y un 35% en peso de agua y entre un 50 y un 75% en peso
de trioxano.
En una forma preferente de realización del
procedimiento, de conformidad con la invención, se aporta a la
corriente V, como paso previo a la realización de la tercera etapa
de destilación, una corriente IX que contiene agua, con lo que
resulta una corriente Va, que presenta un contenido en agua más
elevado que el de la corriente V. En general, la corriente Va
contiene entre un 25 y un 100% en peso de agua. De manera
ejemplificativa, la corriente Va contiene entre un 5 y
un 20% en peso de formaldehído, entre un 25 y un 45% en peso de agua y entre un 40 y un 65% en peso de trioxano.
un 20% en peso de formaldehído, entre un 25 y un 45% en peso de agua y entre un 40 y un 65% en peso de trioxano.
La corriente V o bien Va se separa en una
tercera etapa de destilación, a una presión comprendida entre 1 y
10 bares, en una corriente VI, que está constituida esencialmente
por agua, y en una corriente de reciclo VII, que contiene como
componente principal trioxano y que contiene, además, agua y
formaldehído. De manera preferente se lleva a cabo la tercera etapa
de destilación a una presión comprendida entre 2,5 y 5 bares. En
general, se lleva a cabo la tercera etapa de destilación en una
columna de destilación con, al menos, 2 platos teóricos, de manera
preferente con 10 hasta 50 platos teóricos, obteniéndose la
corriente de agua VI como corriente de descarga por la cola o como
corriente de descarga lateral en la sección de agotamiento de la
columna y obteniéndose la corriente de reciclo VII como corriente de
descarga por la cabeza. La sección de agotamiento de esta columna
abarca, en general, entre un el 25 y el 95%, de manera preferente
entre el 70 y el 90% de las etapas teóricas de esta columna.
Una columna preferente de destilación para la
tercera etapa de destilación es una columna con pared separadora,
como la que se ha descrito, por ejemplo, en las publicaciones US
2,471,134, US 4,230,533, EP-A 0 122 367,
EP-A 0 126 288 y EP-A 0 133 510.
La corriente de agua VI está constituida, de
manera preferente, en una proporción mayor que el 95% en peso, de
manera especialmente preferente mayor que el 99% en peso por agua.
De manera ejemplificativa, la corriente VI contiene entre un 99 y
un 100% en peso de agua y entre 0 y un 1% en peso de
formaldehído.
La corriente VII contiene, por ejemplo, entre un
5 y un 40% en peso de formaldehído, entre un 5 y un 40% en peso de
agua y entre un 50 y un 80% en peso de trioxano.
La corriente VII puede reciclarse en parte o en
su totalidad hasta un punto situado por delante de la primera etapa
de destilación, preferentemente se recicla esencialmente por
completo hasta un punto situado por delante de la primera etapa de
destilación. En este caso se mezcla con la corriente de partida
I.
El objeto de la presente invención consiste, así
mismo, en un procedimiento para la obtención de trioxano a partir
de una solución acuosa de formaldehído, en el cual se prepara la
corriente de partida I, que contiene formaldehído, trioxano y agua,
en una etapa previa destinada a la síntesis de trioxano, a partir de
una solución acuosa de formaldehído y, a continuación, se separa el
trioxano de la corriente I como se ha descrito precedentemente.
Así mismo, el objeto de la invención consiste en
un procedimiento para la obtención de trioxano a partir de una
solución acuosa de formaldehído, en el que se prepara la corriente
de partida I, que contiene formaldehído, trioxano y agua, en una
etapa previa, destinada a la síntesis del trioxano, a partir de una
solución acuosa de formaldehído y, a continuación, se separa de la
corriente I el trioxano como se ha descrito precedentemente. De
manera alternativa, pueden reunirse en una destilación con reacción
la síntesis del trioxano y la primera etapa de destilación.
En una forma de realización del procedimiento,
de conformidad con la invención, se alimenta una corriente X, que
está constituida por una solución acuosa de formaldehído, a una
etapa previa, destinada a la síntesis del trioxano y se hace
reaccionar en presencia de catalizadores ácidos, que están presentes
de manera homogénea o de manera heterogénea, tales como resinas
intercambiadoras de iones, zeolitas, ácido sulfúrico y ácido
p-toluenosulfónico, a una temperatura situada, en
general, entre 70 y 130ºC. En este caso, puede trabajarse en una
columna de destilación o puede trabajarse en un evaporador
(evaporador con reacción). La mezcla del producto constituida por
trioxano/formaldehído y agua se obtiene entonces como corriente de
descarga de vahos en forma de vapor del evaporador o bien como
corriente de descarga por la cabeza a partir de la cabeza de la
columna. La etapa de síntesis del trioxano puede llevarse a cabo,
así mismo, en un reactor de lecho fijo o de lecho en desplazamiento
sobre un catalizador heterogéneo, por ejemplo sobre una resina
intercambiadora de iones o sobre zeolita.
En otra forma de realización del procedimiento,
de conformidad con la invención, se lleva a cabo la etapa de
síntesis del trioxano y la primera etapa de destilación como
destilación con reacción en una columna de reacción. Ésta puede
contener en la sección de agotamiento un lecho fijo catalítico
constituido por un catalizador ácido heterogéneo. De manera
alternativa, la destilación con reacción puede llevarse a cabo, así
mismo, en presencia de un catalizador homogéneo, estando presente
en la cola de la columna el catalizador ácido junto con la solución
acuosa de formaldehído.
En general, la solución acuosa de formaldehído,
que se alimenta a la etapa de síntesis del trioxano, contiene entre
un 60 y un 85% en peso de formaldehído y entre un 15 y un 40% en
peso de agua. Esta solución puede obtenerse en una etapa previa,
destinada a la concentración, a partir de una solución acuosa de
formaldehído con una concentración en formaldehído más baja. La
etapa de concentración puede llevarse a cabo, por ejemplo, en un
evaporador, preferentemente en un evaporador de película
descendente.
La etapa previa, destinada a la concentración,
puede llevarse a cabo como se ha descrito, por ejemplo, en la
publicación DE-A 199 25 870.
En una forma de realización del procedimiento,
de conformidad con la invención, se concentra una corriente XI de
una solución acuosa de formaldehído en un evaporador,
preferentemente en un evaporador de película descendente,
obteniéndose una corriente X a partir de una solución acuosa de
formaldehído con una concentración de formaldehído más elevada. La
corriente de descarga de los vahos del evaporador, que está
fuertemente empobrecida en formaldehído, se mezcla como corriente
IX, que contiene agua, con la corriente V. La corriente XI contiene,
por ejemplo, entre un 50 y un 70% en peso de formaldehído y entre
un 30 y un 50% en peso de agua. La corriente X contiene, por
ejemplo, entre un 65 y un 80% en peso de formaldehído y entre un 20
y un 35% en peso de agua. La corriente IX contiene, por ejemplo,
entre un 10 y un 25% en peso de formaldehído y entre un 75 y un 90%
en peso de agua.
El trioxano puro obtenido, cuya pureza puede ser
> 99% en peso, > 99,9% en peso o incluso > 99,99% en peso,
se utiliza, de manera preferente, para la obtención de
polioximetileno (POM), de derivados del polioximetileno tales como
el polioximetilendimetiléter (POMDME) y diaminodifenilmetano
(MDA).
La invención se explica a continuación con mayor
detalle con referencia al dibujo.
Se muestra:
en la figura 1 a título de ejemplo, una forma
de realización del procedimiento de conformidad con la
invención.
Una solución acuosa de formaldehído (1) se
alimenta al evaporador (2), por ejemplo un evaporador de capa
delgada, un evaporador de película descendente o un evaporador de
serpentín. Como corriente de descarga de los vahos (3) (corriente
IX) del evaporador se obtiene una solución acuosa empobrecida en
formaldehído, como corriente de descarga por la cola (4) (corriente
X) del evaporador se obtiene una solución acuosa rica en
formaldehído. Ésta se combina con la corriente de descarga por la
cola (8) (corriente II) de la primera columna de destilación (7)
para formar la corriente de alimentación (4a) (corriente Xa). Ésta
se alimenta al reactor para la síntesis del trioxano (5), que está
configurado como evaporador, como recipiente con agitador, como
reactor de lecho fijo o como reactor de lecho en desplazamiento. La
mezcla de trioxano/formaldehído/agua (6), que abandona el reactor
de síntesis del trioxano (corriente I) se combina con la corriente
de descarga por la cabeza (15) (corriente VII) rica en trioxano de
la tercera columna de destilación (13) para formar la corriente (6a)
(corriente Ia). La corriente 6a se alimenta en la primera columna
de destilación (7) y en la misma se separa en una corriente de
formaldehído/agua (8) (corriente II) y en una corriente de
formaldehído/agua/trioxano (9) (corriente III). En este caso, se
obtienen la corriente (8) como corriente de descarga por la cola y
la corriente (9) como corriente de descarga por la cabeza. La
corriente (8) se combina con la corriente (4) y se recicla hasta el
reactor (5). La corriente de formaldehído/agua/trioxano (9) se
alimenta a la columna de destilación (10) y en la misma se separa
en una corriente de descarga por la cola (11) (corriente IV) que
está constituida esencialmente por trioxano puro y en una corriente
de descarga por la cabeza (12) (corriente V), que contiene
preponderantemente trioxano y, además, agua y formaldehído. La
corriente (12) se combina con la corriente de descarga de los vahos
(3) (corriente IX) acuosa, pobre en formaldehído, del evaporador
(2) para formar la corriente (12a) (corriente Va). Ésta se envía a
una tercera columna de destilación (13) y en la misma se separa en
una corriente (14) (corriente VI), que está esencialmente
constituida por agua, y en la corriente de reciclo 15 (corriente
VII), que contiene preponderantemente trioxano y, además, agua y
formaldehído.
Ejemplo
En la simulación matemática del procedimiento,
representado en la figura, se obtuvieron las corrientes de materia
(6), (6a), (8), (9), (11), (12), (3), (12a), (14) y (15) con las
composiciones que han sido indicadas en la tabla. En este caso se
eligieron los parámetros siguientes: la primera etapa de destilación
se lleva a cabo a una presión de 0,8 bares en una columna (7) con 5
platos teóricos. La relación de reciclo fue de 1,25, la temperatura
en la cabeza fue de 85ºC y la temperatura en la cola de 97ºC. La
alimentación (6a) se encuentra a la altura del tercer plato
teórico. La segunda etapa de destilación se lleva a cabo a una
presión de 4,0 bares en una columna (10) con 17 platos teóricos. La
relación de reciclo es de 0,1, la temperatura en la cabeza es de
131ºC y la temperatura en la cola es de 167ºC. La alimentación (9)
se encuentra a la altura de décimo plato teórico. La tercera etapa
de destilación se lleva a cabo a una presión de 2,5 bares en una
columna (13) con 25 platos teóricos. La relación de reciclo es de
1,5, la temperatura en la cabeza es de 114ºC y la temperatura en la
cola es de 127ºC. La alimentación (12a) se encuentra a la altura
del vigésimo plato teórico.
Claims (14)
1. Procedimiento para la separación de trioxano
a partir de una corriente de partida I, constituida por
formaldehído, por trioxano y por agua, según el cual
- a)
- se prepara una corriente de partida I, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componentes secundarios trioxano y agua,
- b)
- se mezcla la corriente de partida I con una corriente de reciclo VII, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios formaldehído y agua, obteniéndose la corriente de partida Ia, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componentes secundarios trioxano y agua,
- c)
- se destila la corriente de partida Ia en una primera etapa de destilación a una presión comprendida entre 0,1 y 2,5 bares, obteniéndose una corriente II, que contiene como componente principal formaldehído y que contiene como componente secundario agua, y una corriente III, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído,
- d)
- la corriente III, se destila, en caso dado tras la separación de los productos de bajo punto de ebullición procedentes de la corriente III, se destila en una etapa para la separación de los productos de bajo punto de ebullición en una segunda etapa de destilación, a una presión comprendida entre 0,2 y 17,5 bares, siendo la presión en la segunda etapa de destilación entre 0,1 y 15 bares mayor que la presión en la primera etapa de destilación, obteniéndose una corriente IV, que está constituida esencialmente por trioxano, y una corriente V, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído,
- e)
- en caso dado, la corriente V se mezcla con una corriente IX, que contiene agua como componente principal, obteniéndose una corriente Va con un contenido en agua mayor que el de la corriente V, conteniendo la corriente Va trioxano como componente principal y conteniendo agua y formaldehído como componentes secundarios,
- f)
- la corriente V o bien Va se destila en una tercera etapa de destilación a una presión comprendida entre 1 y 10 bares, obteniéndose una corriente VI, que está constituida esencialmente por agua, y la corriente de reciclo VII, que contiene como componente principal trioxano y que contiene como componentes secundarios agua y formaldehído.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la presión en la segunda etapa de
destilación es entre 1,0 y 10 bares mayor que la presión en la
primera etapa de destilación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la primera etapa de destilación se lleva
a cabo a una presión comprendida entre 0,75 y 1,25 bares.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la tercera etapa
de destilación se lleva a cabo a una presión comprendida entre 2,5
y 5 bares.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la primera etapa
de destilación se lleva a cabo en una primera columna de
destilación con, al menos, 2 platos teóricos, la segunda etapa de
destilación se lleva a cabo en una segunda columna de destilación
con, al menos, 2 platos teóricos y la tercera etapa de destilación
se lleva a cabo en una tercera columna de destilación con, al menos,
2 platos teóricos.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la sección de agotamiento de la primera
columna de destilación presenta entre el 60 y el 90% del número de
las etapas teóricas de separación de esta columna.
7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6,
caracterizado porque la sección de agotamiento de la segunda
columna de destilación presenta entre el 50 y el 75% del número de
las etapas teóricas de separación de esta
columna.
columna.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la sección de
agotamiento de la tercera columna de destilación presenta entre el
70 y el 90% del número de las etapas teóricas de separación de esta
columna.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se lleva a cabo
una separación de los productos de bajo punto de ebullición entre
la primera etapa de destilación y la segunda etapa de destilación,
separándose los productos de bajo punto de ebullición a partir de la
corriente III, que se eligen entre el grupo constituido por el
formiato de metilo, el metilal, el dimetoxidimetiléter y el
metanol.
\newpage
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la separación de los productos de bajo
punto de ebullición se lleva a cabo a una presión comprendida entre
0,1 y 5,0 bares en una columna de destilación con, al menos, 2
etapas teóricas.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque las corrientes
I-VII presentan las composiciones siguientes:
- corriente I:
- desde un 60 hasta un 80% en peso de formaldehído, desde un 15 hasta un 35% en peso de agua, desde un 1 hasta un 15% en peso de trioxano;
- corriente Ia:
- dese un 55 hasta un 75% en peso de formaldehído, desde un 15 hasta un 35% en peso de agua, desde un 3 hasta un 20% en peso de trioxano;
- corriente II:
- desde un 65 hasta un 85% en peso de formaldehído, desde un 15 hasta un 35% en peso de agua, desde 0 hasta un 1% en peso de trioxano;
- corriente III:
- desde un 3 hasta un 20% en peso de formaldehído, desde un 10 hasta un 30% en peso de agua, desde un 60 hasta un 80% en peso de trioxano;
- corriente IV:
- dese un 95 hasta un 100% en peso de trioxano, desde 0 hasta un 5% en peso de agua y de componentes secundarios;
- corriente V:
- desde un 5 hasta un 20% en peso de formaldehído, desde un 15 hasta un 35% en peso de agua, desde un 50 hasta un 75% en peso de trioxano;
- corriente Va:
- desde un 5 hasta un 20% en peso de formaldehído, desde un 25 hasta un 45% en peso de agua, desde un 40 hasta un 65% en peso de trioxano;
- corriente VI:
- desde 0 hasta un 1% en peso de formaldehído, desde un 99 hasta un 100% en peso de agua;
- corriente VII:
- desde un 5 hasta un 30% en peso de formaldehído, desde un 5 hasta un 30% en peso de agua, desde un 50 hasta un 80% en peso de trioxano,
pudiendo contener las corrientes I,
Ia, III, V, Va y VII además hasta un 15% en peso inclusive de
productos de bajo punto de ebullición, elegidos entre el grupo
constituido por el formiato de metilo, el metilal, el
dimetoxidimetiléter y el
metanol.
12. Procedimiento para la obtención de trioxano
a partir de una solución acuosa de formaldehído, en el que se
alimenta una corriente X, constituida por una solución acuosa de
formaldehído, a una etapa de síntesis de trioxano y se hace
reaccionar bajo condiciones ácidas, obteniéndose la corriente I, y
separándose a partir de la corriente I el trioxano de conformidad
con el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9,
caracterizado porque la corriente X, procedente de la
corriente VIII, se obtiene a partir de una solución acuosa de
formaldehído de concentración en formaldehído más baja mediante
concentración en un evaporador.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque la corriente IX es la corriente de
descarga de los vahos del evaporador, que está empobrecida en
formaldehído.
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