MXPA97009522A - Tratamiento de gas efluente - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para el tratamiento parta una corriente de gas efluente, el cual comprende someter el gas efluente a una combustión catalítica, mientras que estáa una presión elevada y pasar el gas tratado por un sistema de recuperación de energía;caracterizado porque la corriente de gas efluente contiene un primer compuesto o compuestos de bromo que se pueden convertir con la combustión catalítica en un compuesto o compuestos de bromo gaseosos, los cuales en la fase líquida son corrosivos con respecto a los materiales de los cuales se fabrica el sistema de recuperación de energía;la corriente de gas efluente que contiene un primer compuesto (s) de bromo se somete a una combustión catalítica;el gas tratado que contiene compuestos adicionales de bromo gaseoso se pasa por el sistema de recuperación de energía;las condiciones de presión y temperatura son controladas para evitar la condensación del compuesto adicional de bromo en su paso a través del sistema de recuperación de energía;y al seguir el paso a través del sistema de recuperación de energía, el compuesto adicional de bromo se retira del gas tratado.

Description

TRATAMIENTO DE GAS EFLU ENTE DESCRI PCIÓN DE LA I NVENCIÓN Esta invención se refiere al tratamiento de gas efluente, especialmente al tratamiento de gases efluentes obtenidos de la producción de ácidos carboxílicos aromáticos tales como ácido tereftálico. La invención tiene aplicación por ejemplo, en la combustión catalítica de una corriente de gas efluente de alta presión que contiene componentes combustibles. En un proceso conocido, descrito en la Patentes Japonesa Kokai 55-9951 7, para utilizarse en la producción de ácido tereftálico, un gas efluente que contiene componentes combustibles y corrosivos tales ácido acético, acetato de metilo, p-xileno y monóxido de carbono, es sometido a combustión catalítica, mientras que sigue a una alta presión y el gas tratado después se hace pasar a través de una turbina de gas para recuperar la energía, que después se utiliza en cualquier parte en el proceso de producción de ácido tereftálico. El método conocido se dice que hace que todos los componentes combustibles y corrosivos del gas efluente sean innocuos y el gas tratado sea expulsado a la atmósfera. De manera importante, la JP-A-55-951 7, no menciona ningún constituyente de bromuro en el gas efluente. Sin embargo, un proceso comúnmente utilizado para la producción de ácido tereftálico implica la oxidación de fase líquida de p-xileno en un solvente de ácido carboxílico tal como ácido acético en presencia de un sistema de catalizador de metal pesado, incluyendo un constituyente de bromuro como un promotor. Cuando está presente el bromuro, el gas efluente de alta presión obtenido de la reacción de oxidación, contendrá bromuro, principalmente en la forma de bromuro de metilo. El bromuro de metilo es tóxico y, si se desecha a la atmósfera, se cree que reduce el ozono atmosférico. Por lo tanto es importante evitar la descarga de bromuro de metilo a la atmósfera. Si un esquema tal como aquel descrito en la J P-A-55-9951 7 se utiliza para tratar gas efluente que contiene bromuro de metilo, la oxidación catalítica será efectiva para convertir por lo menos algo del bromuro de metilo a bromuro y bromuro de hidrógeno (H Br), los cuales son agentes de producción de corrosión potenciales especialmente si se van a evitar materiales resistentes a la corrosión para la fabricación de equipo corriente abajo de la zona de oxidación catalítica. La ausencia de cualquier referencia al bromuro de metilo en la J P-A-55-9951 7, sugiere que la ruta de producción de ácido tereftálico ni empleo bromuro como un componente de catalizador ni implico alguna forma del sistema de eliminación antes de la oxidación catalítica o el uso de materiales resistentes a la corrosión costosos para la construcción del equipo para manejar el gas efluente. Se cree que un proceso ya en uso, el bromuro y el H Br que resultan de la oxidación catalítica de la corriente de gas efluente que contiene, entre otras cosas bromuro de metilo, son eliminados antes de pasar el gas tratado a través de una turbina de gas mediante el barrido de la corriente de gas tratada presurizado para eliminar estos componentes. Ya que esto es una forma efectiva para asegurar que los materiales utilizados en la fabricación de la turbina de gas no se exponen a los componentes de bromuro corrosivos del gas, el paso de barrer la corriente de gas es inevitablemente acompañado por la reducción en la temperatura y presión de corriente de gas tratado. Por consiguiente, la energía recuperable de ia corriente de gas se reduce. De acuerdo con la presente invención se provee un proceso para el tratamiento de una corriente de gas efluente, que comprende someter el gas efluente, mientras está a una presión elevada, a combustión catalítica y hacer pasar el gas tratado hacia un sistema de recuperación de energía, caracterizado porque: la corriente de gas efluente contiene un primer compuesto o compuestos de bromuro que se convierten bajo combustión catalítica a un compuesto de bromuro gaseoso adicional o compuestos, los cuales, en la fase líquida, son corrosivos con respecto a los materiales a partir de los cuales se fabrica el sistema de recuperación de energía; la corriente de gas efluente que contiene tales primeros compuestos de bromuro se somete a combustión catalítica; el gas tratado que contiene los compuestos de bromuro gaseoso se hace pasar hacia el sistema de recuperación de energía; las condiciones de presión y de temperatura son controladas con el fin de evitar las condensación de los compuestos de bromuro adicionales al pasar a través del sistema de recuperación de energía; y después del pasaje a través del sistema de recuperación de energía, los compuestos de bromuro adicionales son eliminados del gas tratado. De esta manera, en lugar de eliminar los compuestos de bromuro potencialmente corrosivos antes de hacer pasar la corriente de gas tratada a través del sistema de recuperación de energía, por ejemplo, mediante el cepillado de la corriente de gas, de acuerdo con la invención, la temperatura de la corriente de gas tratado es mantenida y la corrosión es eliminada a través del control de las condiciones de temperatura y de presión para asegurar que los compuestos de bromuro potencialmente corrosivos permanecen en la fase gaseosa durante el paso a través del sistema de recuperación de energía. De esta manera, se presenta la gran ventaja de la alta temperatura impartida a la corriente de gas en el curso de la combustión catalítica sin la necesidad de fabricar el sistema de recuperación de energía utilizando materiales resistentes altamente a la corrosión, costosos. De esta manera, por ejemplo, el sistema de recuperación de energía (por ejemplo una turbina de gas) puede ser fabricando utilizando más materiales convencionales tales como aceros inoxidables austeníticos o con un alto contenido de cromo. El proceso de la invención es particularmente aplicable al tratamiento de un gas efluente, en donde el primer compuesto de bromuro comprende bromuro de metilo y en donde la combustión catalítica del bromuro de metilo da como resultado la producción de bromuro y/o H Br como los compuestos de bromuro adicionales. La invención tiene particular aplicación en el tratamiento de gas efluente derivado de la producción de un ácido policarboxílico aromático tal como ácido tereftálico a través de la oxidación de fase líquida de un precursor adecuado (es decir p-xileno en el caso de ácido tereftálico) en un solvente de ácido carboxílico alifático tal como ácido acético en presencia de un sistema de catalizador incluyendo una fuente de bromuro tal como bromuro de hidrógeno, el catalizador usualmente comprende compuestos de metal pesado tales como compuestos de cobalto y manganeso. El proceso puede ser como el descrito, por ejemplo, en la EP-A-498591 y la EP-A-502328, la descripción de las cuales se incorpora aquí por referencia en su totalidad . La corriente de gas efluente en este caso se deriva de los vapores salientes de parte superior de la columna retirados del reactor de oxidación, el vapor saliente se procesa para eliminar una proporción sustancial del ácido acético, dejando un gas efluente gaseosos que comprende, entre otras cosas, orgánicos tales como bromuro de metilo, ácido acético, acetato de metilo, paraxileno y benceno, junto con nitrógeno, vapor de agua, monóxido de carbono, dióxido de carbono y oxígeno. La corriente de efluente gaseosa es procesada de acuerdo con el proceso de la presente invención para eliminar sustancialmente todos los constituyentes orgánicos. Típicamente, la corriente de gas efluente está a una presión en la escala de 5 a 25 barias (por ejemplo de entre 1 0 y 16 barias) y a una temperatura del orden de 40°C . Antes de la combustión catalítica, la corriente de gas efluente se caliente convenientemente (por ejemplo a través de vapor de alta presión, aceite de calentamiento, intercambio térmico, entre la corriente de gas no tratada y tratada, el paso a través de un calentador encendido con combustible o encendido directo del combustible en la corriente de gas) a una temperatura elevada, usualmente en la escala de 250 a 400°C (típicamente aproximadamente de 300°C). Dependiendo de la exoterma disponible del paso de combustión catalítica, puede ser apropiado introducir un auxiliar de combustión a la zona de combustión catalítica. El auxiliar de combustión preferiblemente se premezcla con la corriente de gas antes de entrar a la zona de combustión. Una forma del dispositivo para efectuar un buen mezclado del auxiliar de combustión con la corriente de gas se describe en la Publicación PCT Solicitud de Patente No. WO 94/23813, la descripción de la cual se incorpora aquí por referencia. El auxiliar de combustión preferiblemente es, pero no necesariamente es, uno que incluye oxígeno. Se pueden utilizar varias auxiliares, por ejemplo metanol , acetato de metilo, hidrógeno, gas natura, metano, propano, butano o mezclas de los mismos. Cuando se utiliza acetato de metilo es convenientemente derivado del proceso de producción de ácido tereftálico a medida que es generado como un subproducto de la oxidación de fase líquida de p-xileno en un solvente de ácido acético. Cuando se utiliza metano, este puede derivarse de un proceso anaeróbico para el tratamiento del efluente producido en la fabricación de ácido carboxílico aromático, por ejemplo, ácido tereftálico. Si se desea, se puede introducir aire adicional a la zona de combustión catalítica para promover la oxidación .

La combustión catalítica se lleva a cabo con respecto para asegurar que, durante la expansión subsecuente en el paso a través del sistema de recuperación de energía, el bromuro y el H Br derivados del constituyente de bromuro de metilo de la corriente de gas efluente permanecen en la fase de gas, evitando así las condiciones de corrosión del punto de condensación en el sistema de recuperación de energía. Usualmente, la temperatura de la corriente de gas de salida está en la escala de aproximadamente 250 a aproximadamente 700°C, por ejemplo de 350 a 700°C , y dependerá de que si la corriente de gas se precalentó o no antes de la introducción a la zona de combustión catalítica y de que si se empleó o no un auxiliar de combustión. Por ejemplo, la combustión catalítica puede ser conducida de tal manera que la temperatura de gas tratado que sale de la zona de combustión catalítica es del orden de 400° o mayor. Cuando no se utiliza ningún auxiliar de combustión, o cuando el auxiliar de combustión es uno que fácil o relativamente fácil se oxida (por ejemplo metanol, acetato de metilo o hidrógeno), la temperatura de salida puede estar en la escala de aproximadamente 250 a aproximadamente 555°C, típicamente aproximadamente 350 a 500°C (por ejemplo aproximadamente 480°C) . Con un auxiliar de combustión, el cual sea menos fácilmente oxidable (por ejemplo metano, propano o butano) la temperatura de salida usualmente será mayor, es decir de aproximadamente 400 a aproximadamente 700°C, típicamente de 550 a 700°C, por ejemplo del orden de 630°C . En general, el proceso de combustión catalítica se realizará utilizando condiciones de operación (por ejemplo temperatura, velocidad de espacio, composición del catalizador), seleccionadas para asegurar que el bromuro de metilo sustancial y completamente es convertido a H Br y Br2, el objeto siendo reducir al mínimo o evitar la producción de compuesto aromáticos bromados bajo conversión, los cuales dan altos puntos de condensación. Además, las condiciones de presión y de temperatura se controlan con el fin de evitar la condensación de los compuestos, al pasar a través del sistema de recuperación de energía. El sistema de recuperación de energía puede producir una salida en la forma mecánica y eléctrica y puede, por ejemplo ser utilizado para accionar otro equipo en la planta de producción tal como un compresor que forma parte del sistema para alimentación de aire, aire enriquecido con oxígeno, gas que contiene oxígeno u oxígeno hacia el reactor en donde se realiza la oxidación de fase líquida. De acuerdo con un aspecto más de la presente invención, se proporcionar un proceso para la producción de un ácido policarboxílico tal como ácido tereftálico, el proceso comprende oxidar un precursor del ácido policarboxílico (por ejemplo paraxileno) en un medio de reacción que comprende un ácido carboxílico alifático (por ejemplo ácido acético) para producir un suspensión de ácido tereftálico sin purificar en el ácido alifático, y remplazar el ácido carboxílico alifático en la suspensión con agua para producir un depósito húmedo de ácido policarboxílico sin purificar que contiene agua para utilizarse en la purificación subsecuente del ácido policarboxílico sin purificar (por ejemplo, a través de hidrogenación de una solución acuosa formada a partir del deposito húmedo), remplazar el ácido carboxílico alifático con el agua que se está efectuando a través de un separación integrada y el agua que lava el filtro operando bajo condiciones de presión elevada, los pasos de la combustión catalítica del efluente gaseoso que contiene bromuro de metilo derivados de la reacción de oxidación bajo condiciones de presión elevada, opcionalmente en presencia de un auxiliar de combustión, para efectuar la conversión de bromuro y/o bromuro de hidrógeno, haciendo pasar el gas tratado que contiene bromuro y/o H Br en la fase de vapor a través de un sistema de recuperación de energía bajo condiciones de presión y temperatura, de manera que la condensación de bromuro y/o H Br es sustancialmente evitada; y eliminar el bromuro y/o HBr del gas tratado después de pasar a través del sistema de recuperación de energía. La separación integrada del agua para lavar el filtro puede comprender un filtro de banda presurizada de gas, un filtro cilindrico giratorio presurizado con gas o un filtro de tambor de presión de celdas múltiples hidráulicamente presurizado. El cada caso, la operación de lavado puede ser realizada en etapas, de preferencia en una forma contracorriente de manera que la torta del filtro se lava con agua para incrementar su dureza a medida que avanza corriente arriba desde la ubicación en donde se presenta la separación de cristales del licor madre. Típicamente, el filtro opera con un diferencial de presión en la escala de 0.1 a 15 barias (preferiblemente de 0.3 a 7 barias), preferiblemente tal que la presión en su lado de presión más baja no es menor que una baria aunque no se excluya la posibilidad de el lado de presión más bajo estando a una presión subatmosférica. Otro aspecto de la invención se refiere a la eliminación de la corriente de gas de bromuro y/o bromuro de hidrógeno después de la combustión catalítica, particularmente con el objeto de procesar la corriente de gas para eliminar los componentes de bromuro, de manera que cualquier descarga a la atmósfera está sustancialmente libre de tales compuestos. Aunque este aspecto de la i nvención es aplicable para barrer la corriente de gas después del paso a través del sistema de recuperación de energía, también es aplicable a barrer la corriente de gas corriente arriba del sistema de recuperación de energía en circunstancias donde estos sean necesarios. Tal procesamiento puede ser, por ejemplo, efectuado desrecalentando la corriente de gas utilizando agua y poniendo en contacto la corriente de gas con un medio de barrido acuoso adecuado en una sección de barrido para eliminar los Br2 y H Br. Por ejemplo HBr puede ser eliminado a través del contacto contra corriente con una solución de H Br o puede ser eliminado simplemente por el contacto con el agua, por ejemplo, una aspersión de agua, mientras que al mismo tiempo se desrecalienta el gas tratado. Poniendo en contacto al gas tratado con una solución de HBr es, por ejemplo, apropiado cuando el objeto es recuperar H Br para volverse a utilizar como parte del sistema catalizador empleando en el reactor de oxidación. Cuando esto no es requerido, se puede utilizar agua. Si se utiliza, se prefiere que se emplee agua suficiente para irrigar la tubería que transporta el gas tratado con agua corriente abajo y de esta manera evita problemas de corrosión. Br2 puede ser eliminado mediante el contacto contracorriente con una solución acuosa de componentes tales como hidróxido de sodio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, bromuro de sodio, formiato de sodio, sulfito de sodio o mezclas que contienen cualquier combinación de dos o más de estos compuestos (por ejemplo hidróxido de sodio y sulfito de sodio). Un aspecto adicional de la invención se refiere al suministro de auxiliar de combustión hacia la combustión catalítica de la corriente de gas efluente. De acuerdo con este aspecto de la invención, se proporciona un proceso para la producción de ácidos carboxílicos aromáticos que comprenden : a)oxidar un precursor aromático al ácido carboxílico aromático en ácido monocarboxílico alifático inferior a través de un agente de oxidación en presencia de agua y un sistema de catalizador de oxidación de metal pesado incluyendo un compuesto de bromuro o compuestos, dando como resultado la producción de una corriente de vapor efluente de alta presión que contiene gas, componentes gaseosos y componentes orgánicos que incluyen el ácido alifático y el bromuro de metilo; b) reducir el contenido de ácido alifático de la corriente de vapor de efluente para dirigir la corriente sin gas a alta presión que comprende agua, componentes gaseosos, y componentes orgánicos incluyendo el ácido alifático y el bromuro de metilo; c) llevar a combustión catalítica a la corriente sin gas de alta presión de tal manera que convierta sustancialmente todo el contenido de bromuro de metilo al bromuro y/o bromuro de hidrógeno, la combustión catalítica realizándose en presencia de un auxiliar de combustión orgánico constituido por un subproducto de la planta de producción del ácido aromático; y d) hacer pasar la corriente de gas oxidado de combustión a través de un sistema de recuperación de energía. De esta manera, en este aspecto de la invención, el auxiliar de combustión se deriva del proceso para la producción del ácido carboxílico aromático y puede ser, por ejemplo, acetato de metilo recuperado de la corriente de vapor producida en el curso de reacción de oxidación o puede ser metano producido en un proceso de tratamiento de desperdicio anaeróbico que forma parte del proceso total para la producción del ácido aromático. En este aspecto de la invención, el barrido de la corriente de gas de combustión para eliminar los componentes de bromuro y/o bromuro de hidrógeno puede realizarse utilizando uno o más de los agentes de barrido y técnicas descritas anteriormente y pueden llevarse a cabo antes de, o subsecuentemente al paso de la corriente de gas a través del sistema de recuperación de energía. La invención ahora será descrita a manera de ejemplo solamente haciendo referencia a los dibujos anexos en los cuales: La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático ilustrando una modalidad de la invención como se aplica al tratamiento de una corriente de gas efluente derivada de la planta para la producción de ácido tereftálico; y la Figura 2 ilustra una unidad de barrido para reducir el contenido de bromuro/bromuro de hidrógeno del gas efluente. Haciendo referencia a la Figura 1 , la corriente de gas efluente que entra a la planta de tratamiento vía la línea 10 se deriva de los vapores salientes condensando y barriendo el sistema asociado con un reactor R para la producción de ácido tereftálico a través de la oxidación de fase líquida del p-xileno, por ejemplo, a través del proceso descrito en la EP-A-498591 y/o la EP-A-502628. En el proceso descrito en esa solicitudes de patente, la oxidación de fase líquida catalizada del paraxileno se lleva a cabo en un solvente que comprende ácido acético para producir ácido tereftálico, el sistema catalizador comprendiendo metales pesados tales como cobalto y manganeso y un promotor de bromuro. La temperatura de la reacción de fase líquida es controlada retirando los vapores salientes de la fase de vapor del reactor que comprende el ácido alifático, agua, subproductos gaseosos incluyendo bromuro de metilo y acetato de metilo, y gases tales como nitrógeno monóxido de carbono, dióxido de carbono y oxígeno. Después del proceso que implica la eliminación de una gran proporción del ácido acético, se obtiene una corriente efluente sin gas o gaseosa, la cual está a presión elevada. El procesamiento de la corriente de vapores salientes típicamente comprende hacer pasar la corriente hacia un sistema de condensación para producir un condensado acuoso que contiene ácido acético y tal corriente efluente sin gas o gaseosa. Una proporción del condensado acuoso es suministrada hacia una columna de destilación en donde el agua es separada del ácido acético para producir un producto superior rico en agua y un producto de fondo rico en ácido acético, el cual es recirculado hacia el reactor de oxidación. El resto del condensado acugso puede llevarse a reflujo hacia el reactor R. El producto superior rico en agua obtenido de la destilación proporciona una fuente de agua para utilizarse en la forma descrita en la EP-A-498591 y la EP-A-502628. Un aspecto del proceso descrito en la EP-A-498591 y la EP-A-502628 es el manejo del licor madre acuoso producido en el proceso de purificación. El proceso de purificación implica la hidrogenación de la solución acuosa del ácido tereftálico sin purificar obtenido de la oxidación de paraxileno cristalización del ácido tereftálico purificado y separación de los cristales purificados del licor madre acuoso. El licor madre resultante contiene impurezas tales como ácido paratoluico y en procesos anteriores se trato como un desperdicio. La EP-A-498591 y la EP-A-502628 enseñan la recirculación de por lo menos parte de este licor madre primario tratándolo (a través de enfriamiento o evaporación) para precipitar más, pero menos puro ácido tereftálico y alimentar el licor madre secundario resultante (como una alimentación de reflujo) hacia la columna de destilación para separar el agua y el ácido acético, de tal manera que las impurezas de alto punto de ebullición tal como ácido paratoluico, son recuperadas en el producto de fondo rico en ácido acético retirado de la columna para la recirculación hacia el reactor de oxidación. El precipitado de ácido tereftálico menos puro también es recirculado hacia el reactor de oxidación, por ejemplo, haciéndolo en forma de suspensión en ácido acético derivado de la columna de destilación. El tratamiento efluente descrito en la presente puede ser, por ejemplo utilizado junto con una planta de producción de ácido policarboxílico aromático, en donde los cristales de ácido sin purificar y los cristales de ácido purificados son separados del licor madre de ácido carboxílico principalmente alifático, y del licor madre principalmente acuoso, respectivamente, y son sometidos a lavado con agua a través de un aparato de separación y de lavado con agua de sólidos integrados, tal como aquellos descritos en la solicitudes de patente internacionales publicadas Nos. WO 93/24440 y WO 94/1 7982 (las descripciones de las cuales se incorporan aquí por referencia en su totalidad) , de manera que el licor madre es reemplazado por el agua como resultado del lavado. De esta manera, por ejemplo, los aparatos para la separación de sólidos y lavado con agua integrados pueden comprender una unidad de filtro de banda operada con el lado de la suspensión bajo condiciones superatmosféricas, o a una unidad de filtro cilindrico giratorio presurizada operada con el lado de la suspensión bajo condiciones superatmosféricas, o a través de una unidad de filtro de tambor a presión (por ejemplo, un tambor de filtro a presión BHS-Fest formado con una pluralidad de celdas de recepción de suspensión en donde el licor madre se desplaza de una tora de filtro a través de agua bajo presión hidráulica suministrada a la celda). La corriente de gas efluente típicamente está a una presión del orden de 10 a 16 barias y a una temperatura del orden de 40°C, y típicamente contiene, entre otras cosas, orgánicos volátiles tales como bromuro de metilo, ácido acético, benceno, junto con nitrógeno, vapor de agua, monóxido de carbono, dióxido de carbono y oxígeno. En la composición (expresada en términos de porcentaje molar) es como sigue: Nitrógeno 94.5 Oxígeno 3.0 Monóxido de carbono 0.45 Dióxido de carbono 1.35 Agua 0.5 Orgánicos 0.2 en donde el componente orgánico incluye ácido acético, acetato de metilo, metano, benceno, tolueno, para oxígeno y bromuro de metilo, el último compuesto típicamente estando presente en una cantidad de aproximadamente 50 ppm con relación a la corriente de gas total . La corriente de gas se precalienta en un cambiador térmico 12 utilizando un vapor a alta presión como la fuente de calor. Típicamente, la temperatura de la corriente de gas después del i ntercambio térmico es del orden de 250 a 300°C . La corriente de gas después entra al mezclador 14 en donde también se introduce un auxiliar de combustión a través de la línea 16, la corriente de gas combinada y el auxiliar de combustión después son alimentados hacia una combustión de combustión catalítica 18 con una velocidad de espacio del orden de 10^ a 5 x 10^ h~1 , preferiblemente de 5 x 10^ a 2 x 1 04 H"1 . Un auxiliar de combustión conveniente es acetato de metilo, el cual es producido como un subproducto en el proceso de producción de ácido tereftálico. Se pueden utilizar varios otros auxiliares de combustión en lugar de o además de, especialmente aquellos que contienen oxígeno, por ejemplo metanol . La cantidad de auxiliar de combustión introducida es tal que la temperatura de la corriente de gas de combustión que sale de la unidad de combustión catalítica 18 es del orden de 400°C o mayor, típicamente del orden de 480°C. Una disposición de retroalimentación que comprende una válvula 20 en la línea 16, el sensor de temperatura 22 y el equipo de control apropiado se utiliza para regular el suministro de auxiliar de combustión al mezclador 14 de manera que la temperatura deseada es mantenida en la salida de la unidad 18. El catalizador empleado en la unidad de combustión catalítica 18 puede comprender cualquier catalizador de oxidación de adecuado para asegurar la conversión sustancialmente total del bromuro de metilo a bromuro y HBr mientras que también se asegura, en combinación con el auxiliar de combustión (cuando sea necesario), una oxidación sustancialmente total de los otros orgánicos tales como ácido acético, y la producción de calor para producir la temperatura de salida deseada. Típicamente, el catalizador empleado comprende un catalizador de metal noble tal como un platino y/o paladio soportados sobre un soporte inerte. El soporte puede ser de cerámica o metálico en la forma de un monol ito o pellas. Los catalizadores comerciales adecuados están disponibles de fabricantes de catalizadores tales como Johnoson Matthey (por ejemplo catalizador Halocat AH/HTB-10), Allied Signal/Degussa (por ejemplo catalizador H DC-2 o T2-H DC) y Engelhard (por ejemplo catalizador VOCAT 300H o VOCAT 450H). Después de la combustión catalítica, la corriente de gas tratado típicamente tiene una temperatura del orden de 400 a 700°C y una presión solo marginalmente más baja que la corriente de gas no tratada, es decir, aproximadamente 9.5 a 1 5.5 barias, en el caso en donde la corriente de gas no tratada tenga una presión del orden de 1 0 a 16 barias. El gas tratado después se hace pasar a través de un expansor 24, en donde el contenido de energía de la corriente de gas se convierte a la energía mecánica, la cual , a través de la flecha 26, puede ser empleada apropiadamente dentro del proceso de prod ucción de ácido tereftálico, por ejemplo, como la entrada de energía para un compresor de aire para alimentar el aire bajo presión hacia el reactor de oxidación del proceso de producción o para la generación de energía eléctrica para la distribución ya sea dentro de la planta o a los otros usuarios. En el lado de salida del expansor 24, la temperatura de la corriente de gas es típicamente del orden de 140 a 200°C (por ejemplo aproximadamente 1 70°C) y su presión es casi atmosférica, por ejemplo al rededor de 1 .2 barias. Las condiciones de temperatura y presión empleadas son tales que el bromuro y H Br derivados de bromuro de metilo en el curso de la combustión catalítica permanecen en la fase de gas evitando así cualquier riesgo de corrosión de punto de condensación . De esta manera, las penalidades en costo de otra manera incurridas a través del uso de la planta de barrido corriente arriba del expansor 24 (con una reducción consecuente en la energía disponible para la extracción a través de un expansor) o a través del uso de materiales costosos de construcción para el expansor 24, son evitadas. Después de la recuperación de energía, la corriente de gas es procesada para eliminar los componentes de bromuro, de manera que la descarga hacia la atmósfera está sustancialmente libre de tales componentes. Tal procesamiento puede ser, por ejemplo efectuado mediante desrecalentamiento de la corriente de gas en la unidad 28 utilizando agua y poniendo en contacto la corriente de gas con un medio de barrido acuoso adecuado en una sección de barrido 30 para eliminar los Br2 y H Br, HBr por ejemplo, puede ser eliminado a través del contacto contra corriente con la solución de H Br y Br2 puede ser eliminado a través del contacto contra corriente con una solución acuosa de componentes tales como hidróxido de sodio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, bromuro de sodio, formiato de sodio, sulfito de sodio o mezclas que contienen cualquier combinación de dos o más de estos componentes (por ejemplo, hidróxido de sodio y sulfito de sodio). El agua utilizada para desrecalienta también puede ser empleada en la estación de barrido. El gas limpio puede ser desechado hacia la atmósfera y/o utilizado en cualquier proceso de producción, por ejemplo, trabajos pesados de inercia. La Figura 2 ilustra una forma de la unidad de barrido 50 para utilizarse en el barrido del gas efluente con el fin de lograr un contenido de bromuro en el gas desechado menor que 4 ppm vol/vol preferiblemente menor que 2 ppm vol/vol, con 1 ppm vol/vol, siendo obtenible. La unidad 50 comprende un recipiente que tiene dos secciones empacadas 52 y 54. Los paquetes empleados pueden ser de cualquier tipo adecuado, por ejemplo anillos Rasching, anillos Pal I , etc. U na charola de recolección de líquido 56 está ubicada entre las dos secciones 52, 54. el gas efluente (junto con el agua empleada para irrigar la tubería, después del tratamiento para eliminar HBr, es alimentado hacia una entrada 58 en la base del recipiente 50, en donde el gas y el líquido que entran al recipiente chocan sobre la placa (no mostrada) dentro de la base de recipiente para evitar que la mezcla de gas/líquida coche sobre aquella parte de la pared de recipiente opuesta a la entrada 58. El gas se eleva a través del recipiente, atravesando las secciones empacadas 52, 54, y sale del recipiente vía la salida 60, la cual puede ser una descarga hacia la atmósfera. El líquido de barrido empleado puede ser cualquier líquido adecuado capaz de eliminar bromuro del gas efluente, incluyendo los productos químicos especificados anteriormente. El líquido de barrido se hace circular a través de un lazo incluyendo la sección superior 52, la línea de salida 62, la bomba 64 y la línea de entrada 66, de manera que el líquido que fluye contra corriente a la dirección de flujo de gas que pasa a través del recipiente 50. Un segundo flujo de recirculación del líquido de barrido es establecido en la parte inferior del recipiente 50, otra vez en una relación contracorriente al flujo de gas, a través de la línea de salida 68, bomba 70 y línea de regreso 72. El líquido de barrido gastado es purgado del sistema vía la línea 74 y el desarrollo del líquido es suministrado a través de la línea 76. La cantidad de líquido de barrido bombeada a través del recipiente por tiempo unitario generalmente estará más en exceso que aquel que es purgado, por ejemplo una relación de por lo menos 20:1 , por ejemplo por lo menos 30: 1 (típicamente del orden de 40:1 ) . Una línea de purga 78 interconecta la salida de la bomba 64 y la línea 72, de manera que el líquido de barrido recogido en la charola de recolección 56 se hace pasar hacia el lazo de flujo del líquido recirculatorio inferior. En una modificación, la línea de purga 78 puede ser omitida y transferir el líquido de barrido de la sección superior 52 hacia la sección inferior 54, y por lo tanto, hacia el lazo de recirculación inferior, puede ser implementada para permitir el sobre flujo del licor recogido en la charola 56. Una pequeña cantidad del líquido barrido se dirige hacia la entrada 58 vía la línea 80, por ejemplo de la bomba 70, con el fin de evitar cualquier riego de corrosión en la región de la entrada. En una modificación más, el proceso de barrido de HBr puede ser integrado con el proceso de Br2 incorporando una sección de empaque adicional a la torre de barrido por atrás de las secciones 52 y 54, de manera que la corriente de gas inicialmente pasa a través de la sección de barrido HBr. La sección de barrido H Br, el licor de barrido pueden ser una solución acuosa de HBr fluyendo en un lazo recirculatorio, como se describe anteriormente, con relación a las secciones 52 y 54 con una purga y desarrollo adecuado del lazo. La purga de HBr puede ser, por ejemplo, sumi nistrada al desarrollo de catalizador. A partir de lo anterior, se puede ver que el gas que contiene bromuro sometido a un tratamiento de barrido de dos etapas permitiendo que el bromuro sea sustancial y completamente eliminado antes de que el gas sea desechado del recipiente. Como se mencionó previamente, la unidad de barrido puede ser cualquier líquido para efectuar la eliminación del bromuro, con compuestos de metal alcalino siendo preferidos. Cuando, por ejemplo, el líquido es sosa cáustica, este se convierte a carbonato de sodio y bicarbonato en el recipiente de barrido como resultado de la absorción hacia el I hidróxido de bióxido de carbono contenido en el gas efluente. En lugar, o además de la sosa cáustica, el líquido de barrido puede comprender uno o más de los productos químicos previamente mencionados, por ejemplo sulfito de sodio o formiato de sodio u otro agente de reducción adecuado, u otros compuestos tales como hidróxido de potasio o urea.

En otro aspecto de la presente invención, la corriente de gas efluente derivada del proceso de oxidación empleada en la producción del ácido policarboxílico aromático (por ejemplo la producción de ácido tereftálico a través de la 5 oxidación de fase líquida del paraxileno), la corriente de gas efluente que contiene bromuro de metilo derivada del reactor de operación de trata a través de un proceso de oxidación sin llamas, tal como aquel descrito en una o cualquiera de las siguientes publicaciones: 10 The Air Pollution Consultant (Marzo/abril de 1993); Documento No. 93-WP-94.06 intitulado "Control of Toxic Air Emissions with a Flameless Thermal Oxidizer" (Autores: K B. Woods et al) presentada en la 86th Anual Meeting & Exhibition Denver Colorado Junio 13 - 18, 1993; Publicaciones PCT Solicitudes de Patente Nos. 95/02450, 94/14008, 93/01446 y 90/12985. Patentes US Nos. 4688495, 4823711, 5165884 y 5320518. 0 Publicación Europea Solicitud de Patente No.524736 Solicitud de Patente GB No.2182426. Este aspecto de la invención puede ser utilizado junto con el proceso denominado en la presente en donde el ácido policarboxílico se separa del licor madre y se lava con 5 agua a través de una unidad de separación y de lavado integrados, operando con condiciones superatmosféricas que prevalecen en el lado de la suspensión del medio de filtro. Si es necesario, con el fin de lograr las temperaturas requeridas para una destrucción eficiente de las especias contaminantes, se puede agregar al proceso combustible de soporte y aire. El gas tratado puede ser utilizado en un sistema de recuperación de energía, tal como una turbina de gas, para convertir la energía térmica a energía mecánica y/o eléctrica para utilizarse, por ejemplo, en cualquier parte de la planta de producción . Por ejemplo el gas tratado puede hacerse pasar a través de un expansor para convertir la energía térmica a rotación de la flecha, por ejemplo, para activar un compresor de aire para suministrar aire al reactor de oxidación o impulsar un generador eléctrico y el gas tratado puede ser barrido antes de o después de pasar a través del sistema de recuperación de energía utilizando un proceso de barrido como se describe anteriormente.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para el tratamiento de una corriente de gas efluente, que comprende someter el gas efluente, mientras que está a una presión elevada, a combustión catalítica y de hacer pasar el gas tratado hacia un sistema de recuperación de energía, caracterizado porque: la corriente de gas efluente contiene un primer compuesto o compuestos de bromuro que se convierten bajo combustión catalítica a un compuesto o compuestos de bromuro gaseoso adicionales, los cuales, en la fase líquida, son corrosivos con respecto a los materiales a partir de los cuales se fabrica el sistema de recuperación de energía; la corriente de gas efluente que conteniendo los primeros compuestos de bromuro se somete a combustión catalítica; el gas tratado que contiene los compuestos de bromuro gaseoso adicionales se hace pasar hacia el sistema de recuperación de energía; las condiciones de presión y de temperatura son controladas con el fin de evitar las condensación de los compuestos de bromuro adicionales al pasar a través del sistema de recuperación de energía; y después del pasaje a través del sistema de recuperación de energía, los compuestos de bromuro adicionales son eliminados del gas tratado.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el primer compuestos de bromuro comprende bromuro de metilo y el compuesto de bromuro adicional comprende bromuro y/o H Br.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el gas efluente se deriva de la producción de ácido tereftálico a través de la oxidación de fase líquida de p-xileno en un solvente de ácido carboxílico alifático tal como ácido acético en presencia de un sistema de catalizador, incluyen una fuente de bromuro.

4. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque después de la combustión catalítica, el gas tratado está a una temperatura dentro de la escala de 250 a 700°C.

5. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque después de la combustión catalítica, el gas tratado está a una temperatura dentro de la escala de 350 a 700°C.

6. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el paso de combustión catalítica se realiza en presencia de un auxiliar de combustión.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el auxiliar de combustión comprende un compuesto que contiene oxígeno.

8. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el auxiliar de combustión comprende metanol, acetato de metilo, hidrógeno o mezclas de los mismos.

9. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el auxiliar de combustión comprende metano, propano o butano.

10. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, cuando dependen de la reivindicación 1 o 2, en donde el gas efluente se deriva de la producción de ácido carboxílico aromático y el auxiliar de combustión comprende un subproducto obtenido de la fabricación del ácido carboxílico aromático.

11 . El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el gas efluente se deriva de la producción de ácido tereftálico y en donde el auxiliar de combustión comprende acetato de metilo producido como un subproducto en la producción de ácido tereftálico.

1 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el auxiliar de combustión comprende metano producido en un proceso anaeróbico para el tratamiento de efluente producido en la fabricación del ácido carboxílico aromático.

13. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la corriente de gas efluente se precalienta antes de sufrir la combustión catalítica.

14. Un proceso para la producción de ácido policarboxílico aromático, el proceso caracterizado porque comprende oxidar un precursor del ácido carboxílico aromático en un medio de reacción que comprende un ácido carboxílico alifático para producir una suspensión del ácido aromático sin purificar en el ácido alifático, y remplazar el ácido carboxílico alifático en la suspensión con agua para producir un depósito húmedo del ácido aromático sin purificar conteniendo agua para utilizarse en la purificación subsecuente del ácido aromático sin purificar, el remplazo del ácido carboxílico alifático con agua siendo efectuado a través de una separación integrada y filtro de lavado con agua operando bajo condiciones de presión elevada, llevar a combustión catalítica a el efluente de gas que contiene bromuro de metilo derivado de la reacción de oxidación bajo condiciones de presión elevadas, opcionalmente en presencia de un auxiliar de combustión , para efectuar la conversión a bromuro y/o bromuro de hidrógeno; hacer pasar el gas tratado que contiene bromuro y/o HBr en la fase de vapor a través de un sistema de recuperación de energía bajo condiciones de temperatura y presión, de manera que la condensación del bromuro y/o H Br es sustancialmente evitada; y eliminar el bromuro y/o H Br del gas tratado después del paso a través del sistema de recuperación de energía.

15. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque después del paso a través del sistema de recuperación de energía, la corriente de gas tratada se procesa para eliminar los componentes de bromuro antes de la descarga de la corriente de gas.

1 6. Un proceso para la producción de ácidos carboxílicos aromáticos que comprende: a)oxidar un precursor aromático al ácido carboxílico aromático en ácido monocarboxílico alifático inferior a través de un agente de oxidación en presencia de agua y un sistema de catalizador de oxidación de metal pesado i ncluyendo un compuesto o compuestos de bromuro, dando como resultado la producción de una corriente de vapor efluente de alta presión que contiene agua, componentes gaseosos y componentes orgánicos que incluyen el ácido alifático y el bromuro de metilo; b) reducir el contenido de ácido alifático de la corriente de vapor de efluente para derivar la corriente sin gas a alta presión que comprende agua, componentes gaseosos, y componentes orgánicos incluyendo el ácido alifático y el bromuro de metilo; c) llevar a combustión catalítica a la corriente sin gas de alta presión de tal manera que convierta sustancialmente todo el contenido de bromuro de metilo al bromuro y/o bromuro de hidrógeno, la combustión catalítica realizándose en presencia de un auxiliar de combustión orgánico constituido por un subproducto de la planta para la producción del ácido aromático; y d) hacer pasar la corriente de gas de combustión a través de un sistema de recuperación de energía.

1 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque comprende barrer la corriente de gas de combustión para eliminar los compuestos de bromuro y/o bromuro de hidrógeno antes de, o subsecuentemente al paso de la corriente del gas a través del sistema de recuperación de energía.

18. El proceso de conformidad con las reivindicaciones 15 ó 1 7, caracterizado porque el contenido del compuesto de bromuro del gas es reducido a menos de 4 ppm vol/vol.

19. El proceso de conformidad con las reivindicaciones 15 ó 1 7, caracterizado porque el contenido del compuesto de bromuro del gas es reducido a menos de 2 ppm vol/vol.

20. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 15, 1 7, 18 y 19, caracterizado porque la corriente de gas tratada es desrecalentada y se pone en contacto con un medio de barrido acuoso para eliminar Br2 y HBr.

21 . El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 5 y 1 7 a 20, caracterizado porque H Br se elimina a través del contacto con una solución de H Br.

22. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 15 y 1 7 a 21 , caracterizado porque Br2 es eliminado mediante el contacto con una solución acuosa de un compuesto o mezcla de compuestos seleccionados del grupo que consiste de hidróxido de sodio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, bromuro de sodio, formiato de sodio y sulfito de sodio.

23. El proceso de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el Br2 es eliminado a través del contacto con una solución acuosa de hidróxido de sodio y sulfito de sodio.

25. El proceso de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el líquido de barrido empleado en cada etapa se hace fluir en un lazo de recirculación .

26. El procedimiento de conformidad con la reivindicación , caracterizado porque los lazos están interconectados de manera que el líquido de barrido empleado en un lazo es purgado hacia un lazo corriente arriba del mismo en una dirección del flujo de gas.