ES2220106T3

ES2220106T3 - Procedimiento para la reaccion de un compuesto organico con un hidroperoxido.

Info

Publication number: ES2220106T3
Application number: ES99942819T
Authority: ES
Inventors: Peter Bassler; Wolfgang Harder; Peter Resch; Norbert Rieber; Wilhelm Ruppel; Joaquim Henrique Teles; Andreas Walch; Anne Wenzel; Peter Zehner
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2019-08-09
Also published as: AU5619999A; DE59909131D1; DE19835907A1; KR20010072320A; IN2001CH00173A; MXPA01001248A; ATE263744T1; ID27449A; MX222918B; JP2002522402A; CN1322186A; CN1231432C; CA2339710A1; ZA200101003B; US6479680B1; EP1102733B1; WO2000007965A1; EP1102733A1; JP4555478B2

Abstract

Procedimiento para la reacción de un compuesto orgánico con un hidroperóxido, que comprende al menos las siguientes etapas (i) a (iii): (i) reacción de hidroperóxido con el compuesto orgánico, bajo obtención de una mezcla, que comprende el compuesto orgánico transformado, e hidroperóxido no transformado, (ii)separación de hidroperóxido no transformado de la mezcla resultante de la etapa (i), (iii) reacción de hidroperóxido separado de la etapa (ii) con el compuesto orgánico, caracterizado porque se emplea peróxido de hidrógeno como hidroperóxido, se pone en contacto el compuesto orgánico con un catalizador heterogéneo de la reacción, y se llevan a cabo las reacciones en las etapas (i) y (iii) en dos reactores de lecho fijo separados.

Description

Procedimiento para la reacción de un compuesto orgánico con un hidroperóxido.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la reacción de un compuesto orgánico con un hidroperóxido en el transcurso del procedimiento, y haciéndose reaccionar de nuevo con el compuesto orgánico. Del mismo modo, la presente invención se refiere a un dispositivo para la reacción de un compuesto orgánico con un hidroperóxido.

Por regla general, en los procedimientos del estado de la técnica de uso común, se llevan a cabo en una etapa reacciones de compuestos orgánicos con hidroperóxidos, es decir, con compuestos de la fórmula general ROOH.

El concepto "en una etapa", en este contexto, se refiere al educto de hidroperóxido, y significa que, durante el procedimiento total, se añade hidroperóxido al compuesto orgánico a transformar sólo en un único paso.

La US-A-5,262,550 describe, a modo de ejemplo, un procedimiento para el epoxidado de alqueno, en el que se hace reaccionar, en una etapa, alqueno con peróxido de hidrógeno, o un precursor de peróxido de hidrógeno para dar el correspondiente óxido de alqueno.

La US-A-4,883,260 da a conocer un procedimiento, en el que se hace reaccionar alqueno con peróxido de hidrógeno, en una etapa en autoclave de acero, o bien en autoclave de vidrio.

En S.-H. Wang, Process Economics Program, Report 2E, páginas 6-27, SRI International (1994) se describe, a modo de ejemplo, un procedimiento en el que se hace reaccionar, en una etapa, disolución de hidroperóxido de etilbenceno aproximadamente al 17% en peso con propeno en un catalizador de Mo. En este procedimiento se emplean en total 7,2 moles de propeno por mol de hidroperóxido.

El mismo documento, en las páginas 6-28 a 6-47, da a conocer un procedimiento en el que se hace reaccionar, en una etapa, una disolución de hidroperóxido de etilbenceno aproximadamente al 20% en peso con propeno en un catalizador de Ti/SiO_{2} heterogéneo, epoxidándose el alqueno. En este caso se emplean 16,7 moles de propeno por mol de hidroperóxido.

Del mismo modo, en este documento, en las páginas 5-1 a 5-21, se da a conocer un procedimiento en el que se hace reaccionar, en una etapa, una disolución de hidroperóxido de terc-butilo aproximadamente al 40% en peso con propeno en un catalizador de Mo homogéneo, epoxidándose el alqueno. En este caso se emplean 3,7 moles de propeno por mol de hidroperóxido.

El mismo documento, en las páginas 5-22 a 5-43, da a conocer un procedimiento en el que se hace reaccionar, en dos etapas sucesivas directamente, una disolución de hidroperóxido de terc-butilo aproximadamente al 72% en peso con propeno y un catalizador de Mo homogéneo, epoxidándose el alqueno. En este caso se emplean 1,2 moles de propeno por mol de hidroperóxido.

Se debe considerar un inconveniente de este procedimiento que se deba trabajar con un exceso relativamente elevado de compuesto orgánico a transformar, o bien con un hidroperóxido muy concentrado, para conseguir selectividades óptimas.

Además, por la EP 0 568 338 es conocido un procedimiento para el epoxidado de olefinas en presencia de un catalizador constituido por silicalita, que contiene titanio. En este procedimiento se pueden separar, y alimentar de nuevo a la reacción, olefina no transformada e hidroperóxido de hidrógeno.

Por la US 5,349,072 es conocido un procedimiento para la obtención de óxido de propileno a partir de propileno e hidroperóxido de t-butilo como agente oxidante, llevándose a cabo la reacción mediante oxidación catalítica en fase homogénea.

También la US 5,274,138 da a conocer un procedimiento para la epoxidación catalítica de propileno con hidroperóxido de t-butilo en fase homogénea.

Por lo tanto, una tarea de la presente invención era poner a disposición un procedimiento que permitiera mantener lo más reducido posible el exceso de compuesto orgánico a transformar, y emplear un hidroperóxido de concentración relativamente reducida.

Por lo tanto, la presente invención se refiere a un procedimiento para la reacción de un compuesto orgánico con un hidroperóxido, que comprende al menos las siguientes etapas (i) a (iii):

(i): reacción de hidroperóxido con el compuesto orgánico, bajo obtención de una mezcla, que comprende el compuesto orgánico transformado, e hidroperóxido no transformado,

(ii): separación de hidroperóxido no transformado de la mezcla resultante de la etapa (i),

(iii): reacción de hidroperóxido separado de la etapa (ii) con el compuesto orgánico,

caracterizado porque se emplea peróxido de hidrógeno como hidroperóxido, se pone en contacto el compuesto orgánico con un catalizador heterogéneo de la reacción, y se llevan a cabo las reacciones en las etapas (i) y (iii) en dos reactores de lecho fijo separados.

Por consiguiente, la reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido tiene lugar al menos en dos etapas (i) y (iii). Del mismo modo, es concebible que la reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido tenga lugar en más de dos etapas. Según número de etapas, en las que tiene lugar la reacción, naturalmente también es concebible que transcurra más de una reacción en la que se separa el hidroperóxido empleado.

Cítese como ejemplo, por ejemplo, un procedimiento en el que la reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido tiene lugar en las etapas (i), (iii) y (v), la separación del hidroperóxido tiene lugar en las etapas (ii) y (iv).

En general transcurren dos a cinco etapas en las que se hace reaccionar el compuesto orgánico con el hidroperóxido. Una forma de ejecución del procedimiento presenta las siguientes etapas (i) a (ix):

(i): reacción de hidroperóxido con el compuesto orgánico, bajo obtención de una mezcla M_{I},

(ii): separación de hidroperóxido de la mezcla M_{I} resultante de la etapa (i),

(iii): reacción de hidroperóxido separado de la etapa (ii) con el compuesto orgánico, bajo obtención de una mezcla M_{II},

(iv): separación de hidroperóxido de la mezcla M_{II} resultante de la etapa (iii),

(v): reacción de hidroperóxido separado de la etapa (iv) con el compuesto orgánico, bajo obtención de una mezcla M_{III},

(vi): separación de hidroperóxido de la mezcla M_{III} resultante de la etapa (v),

(vii): reacción de hidroperóxido separado de la etapa (vi) con el compuesto orgánico, bajo obtención de una mezcla M_{IV},

(viii): separación de hidroperóxido de la mezcla M_{IV} resultante de la etapa (vii),

(ix): reacción de hidroperóxido separado de la etapa (viii) con el compuesto orgánico.

Son preferentes dos a cuatro etapas, en los que se hace reaccionar el compuesto orgánico con hidroperóxido, son especialmente preferentes dos a tres etapas. La reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido tiene lugar preferentemente en dos etapas.

La separación del hidroperóxido en las etapas de separación (ii), (iv), (vi) y (viii) citadas anteriormente se puede llevar a cabo según todos los procedimientos de uso común conforme al estado de la técnica. En este caso, se pueden emplear también diferentes métodos de separación en diversas etapas de separación.

Preferentemente, la separación de hidroperóxido se efectúa en las etapas de separación por destilación. Según los requisitos del procedimiento, en este caso es posible una separación en una o varias columnas de destilación. Preferentemente se emplea una columna de destilación en una etapa de separación para la separación del hidroperóxido.

Es concebible prever un único dispositivo de separación A_{i} para cada etapa en la que se separa el hidroperóxido. Del mismo modo, en el caso de control de reacción correspondiente, y en el caso de varias etapas de separación, es concebible llevar a cabo las separaciones en un único dispositivo de separación.

Si están previstas varias etapas de separación, también es posible llevar a cabo respectivamente dos, o también más etapas de separación, en un dispositivo de separación en cada caso, mediante control de reacción apropiado. Muy generalmente, por consiguiente es posible prever en total m dispositivos de separación para n etapas de separación, siendo 1 \leq m \leq n.

Si a continuación de la última etapa, en la que tiene lugar la reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido, se deseara aún una separación adicional de hidroperóxido, a modo de ejemplo para reciclar hidroperóxido restante de manera eventual, naturalmente, esto es posible del mismo modo.

A partir de la mezcla que resulta de una etapa de reacción, y en la que se hace reaccionar el compuesto orgánico con el hidroperóxido, en un dispositivo de separación se puede separar, además del hidroperóxido, también el compuesto orgánico transformado. Naturalmente, también es posible, tras separación del hidroperóxido, trasladar el material de reacción remanente a un dispositivo de separación adicional, previsto especialmente para este fin, y separar en el mismo el compuesto orgánico transformado del material de reacción.

A modo de ejemplo, en ambos casos es posible reunir el compuesto orgánico transformado en los n dispositivos de separación, y separar el mismo una vez concluidas las reacciones del compuesto orgánico con el hidroperóxido.

No obstante, el compuesto orgánico transformado se separa preferentemente en el dispositivo de separación respectivo, además del hidroperóxido. En el caso de una separación por destilación, a modo de ejemplo es posible extraer el compuesto orgánico transformado a través de la cabeza de la mezcla, y separar el hidroperóxido de la mezcla en la extracción lateral.

Naturalmente, del mismo modo es posible, en el caso de empleo de una instalación de destilación como dispositivo de separación, no separar el hidroperóxido a través de la extracción lateral, sino a través de la cola de la mezcla.

Si se efectúa la separación del hidropéroxido y/o del compuesto orgánico transformado en una instalación de destilación, es posible separar componentes de mezcla de punto de ebullición elevado, producidos eventualmente, que se forman como productos secundarios a partir de la reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido, a través de la cola. En este caso, también es concebible, a modo de ejemplo mediante adición de componentes gaseosos, de bajo punto de ebullición, como por ejemplo del compuesto orgánico, preferentemente propeno, en sí, reducir la temperatura de cola.

Son ejemplos de tales componentes de bajo punto de ebullición, entre otros, hidrocarburos con 1 a 4 átomos de carbono, como por ejemplo metano, etano, propano, butano, eteno o butenos. A modo de ejemplo, se pueden emplear nitrógeno o argón. Naturalmente, es posible hacer reaccionar también varios compuestos orgánicos con el hidroperóxido. Del mismo modo es concebible emplear varios hidroperóxidos para la reacción.

Si se hacen reaccionar varios compuestos orgánicos y/o varios hidroperóxidos entre sí, en las respectivas etapas, en las mezclas se pueden presentar productos de diversos tipos, que resultan de las reacciones. Si se separan estos de nuevo en las respectivas etapas de separación por destilación, puede ser necesario prever varias columnas de destilación para la separación. Del mismo modo, la separación por destilación de varios hidroperóxidos de la mezcla puede hacer necesarias varias columnas de destilación.

La reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido en la etapa (i) tiene lugar en un reactor apropiado a tal efecto R_{I}. Como eductos de la reacción se emplean el compuesto orgánico a transformar, el hidroperóxido, y, en tanto sea necesario, uno o varios disolventes apropiados y/o necesarios en la reacción.

Por lo tanto, en el reactor R_{I} fluyen al menos las corrientes E_{I}^{1} y E_{I}^{2}. En caso dado, a modo de ejemplo puede fluir una corriente adicional E_{I}^{3} en el reactor R_{I}. En este caso designan

E_{I}^{1}: la corriente que contiene el compuesto a transformar, en caso dado disuelto en uno o varios disolventes,

E_{I}^{2}: la corriente que contiene el hidroperóxido, en caso dado disuelto en uno o varios disolventes, y

E_{I}^{3}: la corriente que contiene uno o varios disolventes.

Las corrientes aisladas E_{I}^{1} se reúnen antes de la entrada en reactor R_{I}, preferentemente para dar una corriente E_{I}. Del mismo modo, en principio es posible conducir las corrientes aisladas por separado al reactor R_{I}. Además, también es posible conducir las corrientes aisladas al reactor R_{I}, reunidas en combinaciones razonables. A modo de ejemplo E_{I}^{1} y E_{I}^{3}, se podrían reunir en el reactor R_{I} antes de la entrada, y conducir al reactor R_{I}, en el que fluye adicionalmente la corriente E_{I}^{2} como corriente separada.

Preferentemente se conduce una corriente E_{I} al reactor R_{I}, que está constituido por la combinación de las corrientes E_{I}^{1}, E_{I}^{2} y E_{I}^{3}. En este caso es preferente una corriente, en la que las concentraciones de componentes aislados de la corriente se seleccionan de modo que la corriente sea líquida y monofásica.

En este caso se emplean preferentemente concentraciones de hidroperóxido en E_{I} que se sitúan en el intervalo de un 0,01 a un 10, de modo especialmente preferente en el intervalo de un 0,1 a un 9% en peso, además de modo especialmente preferente en el intervalo de un 1 a un 8% en peso, y en especial en el intervalo de un 5 a un 7% en peso.

La concentración de compuesto orgánico a transformar se selecciona, a modo de ejemplo, de manera que la proporción molar de compuesto orgánico a transformar respecto a hidroperóxido se sitúe en el intervalo de 0,7 a 3,0, preferentemente en el intervalo de 0,8 a 2,7, además de modo especialmente preferente en el intervalo de 0,9 a 2,3, y en especial en el intervalo de 1,0 a 2,0.

Según la temperatura, que se selecciona para la reacción del compuesto orgánico con el hidropéroxido en el reactor R_{I}, puede ser razonable temperar previamente la corriente o las corrientes antes de la entrada en el reactor R_{I}.

Las condiciones de reacción en el reactor R_{I} se seleccionan de modo que las conversión de hidroperóxido se sitúe, en general, en el intervalo de un 70 a un 95%, preferentemente en el intervalo de un 80 a un 94,5%, y en especial preferentemente en el intervalo de un 85 a un 94%.

Además se seleccionan presión p_{I}, temperatura T_{I}, y tiempo de residencia \Deltat_{I} del material de reacción en el reactor R_{I}, preferentemente de modo que la mezcla M_{I}, que resulta de la reacción, sea líquida y monofásica.

En este caso se seleccionan presiones p_{I}, que se sitúan generalmente en el intervalo de presión propia a 100 bar, preferentemente en el intervalo de presión propia a 40 bar, y de modo especialmente preferente en el intervalo de presión propia a 30 bar.

Las temperaturas T_{I} se sitúan generalmente en el intervalo de 0 a 120ºC, preferentemente en el intervalo de 10 a 100ºC, además, preferentemente en el intervalo de 20 a 90ºC, y de modo especialmente preferente en el intervalo de 30 a 80ºC.

Tras la reacción en el reactor R_{I} se alimenta la mezcla resultante como corriente M_{I} al dispositivo de separación A_{I}. En este se separa el hidroperóxido de la mezcla, como se describe anteriormente.

Si en el caso de separación por destilación se efectúa también la separación de compuesto orgánico transformado, en general se lleva a cabo la destilación de modo que, a partir de M_{I}, se separa al menos un 50%, preferentemente al menos un 60%, además preferentemente al menos un 70%, de modo especialmente preferente al menos un 80%, y en especial preferentemente un 90% de compuesto orgánico transformado.

Preferentemente se lleva a cabo la separación de modo que se separa una mezcla líquida que contiene el hidroperóxido. A continuación, esta mezcla separada se denomina M_{I}^{2}. En este caso, es posible que la mezcla separada, que contiene el hidroperóxido, contenga, adicionalmente al hidroperóxido, a modo de ejemplo, aún cantidades reducidas de compuesto orgánico no transformado y/o compuesto orgánico transformado. Del mismo modo, la mezcla M_{I}^{2}, que contiene el hidroperóxido separado, puede contener disolvente, en caso dado necesario, que se alimentó a través de la corriente E_{I}^{3}, o disolvente, que estaba contenido, en caso dado, en las corrientes E_{I}^{1} y/o E_{I}^{2}.

Si se separa también el compuesto orgánico transformado en el dispositivo de separación A_{I}, de esta separación, a partir de la que se obtiene preferentemente una mezcla líquida o una mezcla de líquido-gas, resulta una corriente que se denomina M_{I}^{1} a continuación. Además del compuesto orgánico transformado, esta contiene el compuesto orgánico, en caso dado no transformado, y/o cantidades reducidas de disolvente, en caso dado necesario, que se alimentó a través de la corriente E_{I}^{3}, o disolvente, que estaba contenido, en caso dado, en las corrientes E_{I}^{1} y/o E_{I}^{2}.

Si se lleva a cabo la separación en una instalación de oxidación, como se describe anteriormente, y se separan fracciones de punto de ebullición elevado de M_{I} a través de la cola, de esta separación resulta una corriente M_{I}^{3}. Tales fracciones de punto de ebullición elevado pueden ser, a modo de ejemplo, productos secundarios de la reacción del reactor R_{I}, que están contenidos en la corriente M_{I}.

Después de pasar por las etapas (i) y (ii), se hace reaccionar el hidroperóxido separado de nuevo con el compuesto orgánico en la etapa (iii).

La corriente M_{I}^{2} se conduce aun segundo reactor R_{II}. Por lo tanto, la corriente M_{I}^{2}, referida al reactor R_{II}, en analogía a las corrientes que fluyen en el reactor R_{I}, representa la corriente E_{II}^{2}. Ya que en el reactor R_{II} según la etapa (iii) tiene lugar una nueva reacción del hidroperóxido separado con el compuesto orgánico a transformar, respecto al reactor R_{II}, es necesaria al menos una corriente adicional E_{II}^{1}. En caso dado, a modo de ejemplo también puede ser necesaria una corriente E_{II}^{3}.

En este caso designa, análogamente a las corrientes descritas anteriormente E_{I}^{1} a E_{I}^{3},

E_{II}^{1}: la corriente que contiene el compuesto a transformar, en caso dado disuelto en uno o varios disolventes,

E_{II}^{2}: la corriente que contiene el hidroperóxido, en caso dado disuelto en uno o varios disolventes, y

E_{II}^{3}: la corriente que contiene uno o varios disolventes.

Del mismo modo, análogamente a las corrientes E_{I}^{1} descritas con anterioridad, es posible conducir las corrientes E_{II}^{1} por separado, o reunidas en combinaciones apropiadas, al reactor R_{II}. Del mismo modo, como se describe anteriormente, es posible un temperado previo de las corrientes E_{II}^{1}.

Preferentemente se reúne la corriente E_{II}^{2} con una corriente E_{II}^{1}, o una corriente E_{II}^{1} + E_{II}^{3}, y se conduce la corriente resultante a R_{II}. En este caso se seleccionan preferentemente las concentraciones de componentes de las corrientes E_{II}^{1}, o bien E_{II}^{3}, de modo que la corriente E_{II}, que fluye en el reactor R_{II}, sea líquida y monofásica.

En este caso se selecciona la concentración del compuesto orgánico a transformar de modo que la proporción molar de compuesto orgánico a transformar respecto a hidroperóxidos se sitúe preferentemente en el intervalo de 0,7 a 10,0, además preferentemente en el intervalo de 0,8 a 8,0, de modo especialmente preferente en el intervalo de 0,9 a 6,0, y en especial en el intervalo de 1,0 a 4,0.

Como en el reactor R_{I}, en el reactor R_{II} se lleva a cabo la reacción en una presión p_{II}, una temperatura T_{II}, y un tiempo de residencia \Deltat_{II} del material de reacción, de modo que se alcanzan conversiones de hidroperóxido que se sitúan en general en el intervalo de \geq 90%, preferentemente en el intervalo de \geq 92%, además preferentemente en el intervalo de \geq 95%, y de modo especialmente preferente en el intervalo de 95 a 99,5%.

En este caso se seleccionan presiones p_{II}, que se sitúan generalmente en el intervalo de presión propia a 100 bar, preferentemente en el intervalo de presión propia a 40 bar, y de modo especialmente preferente en el intervalo de presión propia a 30 bar.

Las temperaturas T_{II} se sitúa generalmente en el intervalo de 0 a 120ºC, preferentemente en el intervalo de 10 a 100ºC, además, preferentemente en el intervalo de 20 a 90ºC, y de modo especialmente preferente en el intervalo de 30 a 80ºC.

Naturalmente, es posible extraer la mezcla M_{II}, que resulta de la reacción en el reactor R_{II}, del reactor R_{II}, y alimentar la misma, como se describe anteriormente, a un dispositivo de separación A_{II}, o también al dispositivo de separación A_{I}, y añadir, en caso dado, una tercera reacción.

En una forma de ejecución preferente se emplean, no obstante, dos reactores R_{I} y R_{II}, así como un dispositivo de separación A_{I}.

Naturalmente, se pueden emplear como reactores todos los reactores concebibles, apropiados de manera óptima para la respectiva reacciones. En este caso, un reactor no está limitado a un único depósito. Más bien, también es posible emplear una cascada de calderas de agitación, a modo de ejemplo como reactor R_{I} o, a modo de ejemplo, un reactor R_{II}.

Como reactores se emplean reactores de lecho fijo. Además se emplean preferentemente reactores tubulares de lecho fijo, como reactores de lecho fijo.

En especial se emplea como reactor R_{I} un reactor de lecho fijo isotérmico, y como reactor R_{II} un reactor de lecho fijo adiabático.

Por lo tanto, la presente invención se refiere también a un dispositivo que comprende un reactor de lecho fijo isotérmico (I), una instalación de separación (II), y un reactor de lecho fijo adiabático (III).

Del mismo modo, la presente invención se refiere al empleo de este dispositivo para la reacción de un compuesto orgánico con un hidroperóxido.

La presente invención se refiere además a este empleo, recorriéndose, para la reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido, las siguientes etapas (i) a (iii):

(iii): reacción de hidroperóxido separado de la etapa (ii) con el compuesto orgánico.

En este caso, para la obtención de peróxido de hidrógeno se puede recurrir, a modo de ejemplo, el procedimiento de antraquinona, según el cual se obtiene prácticamente la cantidad total de peróxido de hidrógeno producido mundialmente.

Preferentemente se emplea peróxido de hidrógeno como hidroperóxido.

Este procedimiento se basa en el hidrogenado catalítico de un compuesto de antraquinona para dar el correspondiente compuesto de antraquinona, subsiguiente reacción del mismo con oxígeno, bajo formación de peróxido de hidrógeno, y subsiguiente separación de peróxido de hidrógeno formado mediante extracción.

Se cierra el ciclo de catálisis mediante nuevo hidrogenado del compuesto de antraquinona recuperado.

"Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry", 5ª edición, tomo 13, páginas 447 a 456, da una sinopsis sobre el procedimiento de antraquinona.

Del mismo modo, para la obtención de peróxido de hidrógeno, es concebible transformar ácido sulfúrico, mediante oxidación anódica bajo desprendimiento de hidrógeno catódico simultaneo, en ácido peroxodisulfúrico. La hidrólisis del ácido peroxodisulfúrico conduce entonces, por la vía a través de ácido peroxosulfónico a peroxo de hidrógeno y ácido sulfúrico, que se recuperan de este modo.

Naturalmente, es posible también la síntesis de peróxido de hidrógeno a partir de los elementos.

En este caso, en principio son concebibles todos los catalizadores heterogéneos que son apropiados para la respectiva reacción. En este caso se emplean preferentemente catalizadores que comprenden un material oxídico poroso, como por ejemplo una zeolita. Preferentemente se emplean catalizadores que comprenden como material poroso oxídico una zeolita que contiene titanio, vanadio, cromo, niobio o circonio.

En este caso, se deben citar en particular zeolitas que contienen titanio, vanadio, cromo, niobio, circonio, con estructura de pentasil-zeolita, en especial los tipos con asignación por rayos X a estructura mixta BEA, MOR, TON, MTW, FER, MFI, MEL, CHA, ERI, RHO, GIS, BOG, NON, EMT, HEU, KFI, FAU, DDR, MTT, RUT, RTH, LTL, MAZ, GME, NES, OFF, SGT, EUO, MFS, MWW o MFI/MEL, así como ITQ-4. Para el empleo en el procedimiento según la invención son además concebibles zeolitas que contienen titanio con la estructura de UTD-1, CIT-1 o CIT-5. Como otras zeolitas que contienen titanio se deben citar aquellas con la estructura de ZSM-48 o ZSM-12.

Se deben considerar especialmente preferentes zeolitas de Ti con estructura mixta MFI, MEL o MFI/MEL. Se deben citar como más preferentemente en particular los catalizadores de zeolita que contienen Ti, que se denominan en general "TS-1", "TS-2", "TS-3", así como zeolitas de Ti, con una estructura de esqueleto isomorfa respecto a \beta-zeolita.

En especial se emplea un catalizador heterogéneo, que comprende la silicalita que contiene titanio TS-1.

En este caso es posible emplear como catalizador el material oxídico poroso en sí. No obstante, naturalmente también es posible emplear como catalizador un cuerpo moldeado, que comprende el material oxídico poroso. En este caso, para la obtención del cuerpo moldeado, partiendo del material oxídico poroso, se pueden emplear todos los procedimientos según el estado de la técnica.

Antes, durante, o tras el paso o pasos de conformado en este procedimiento, se pueden aplicar sobre el material catalizador metales nobles en forma de componentes metálicos nobles apropiados, a modo de ejemplo en forma de sales hidrosolubles. Preferentemente se aplica este procedimiento para obtener catalizadores de oxidación a base de silicatos de titanio o vanadio con estructura de zeolita, siendo obtenible los catalizadores que presentan un contenido de un 0,01 a un 30% en peso de uno o varios metales nobles del grupo rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio, platino, renio, oro y plata. A modo de ejemplo, se describen tales catalizadores en la DE-A 196 23 609.6, que se recoge en su totalidad en el contexto de la presente solicitud mediante referencia, respecto a los catalizadores descritos en la misma.

Naturalmente, se pueden confeccionar los cuerpos moldeados. En este caso son concebibles todos los procedimientos para el desmenuzado, a modo de ejemplo mediante astillado o rotura de los cuerpos moldeados, al igual que otros tratamientos químicos, como se describen anteriormente a modo de ejemplo.

En el caso de empleo de un cuerpo moldeado o más de los mismos como catalizador, una vez efectuado el desactivado se puede regenerar el mismo mediante un procedimiento, en el que el regenerado se efectúa mediante combustión selectiva de las capas responsables del desactivado. En este caso se trabaja preferentemente en una atmósfera de gas inerte, que contiene cantidades definidas exactamente de substancias que proporcionan oxígeno. Se describe este procedimiento de regenerado en la DE-A
197 23 949.8.

Entre las reacciones que son posibles en el procedimiento, cítense las siguientes a modo de ejemplo:

la epoxidación de olefinas, como por ejemplo la obtención de óxido de propeno a partir de propeno y H_{2}O_{2}, o a partir de propeno y mezclas que proporcionan H_{2}O_{2} in situ;

hidroxilados, como por ejemplo el hidroxilado de compuestos aromáticos mono-, bi- o policíclicos, compuestos hidroxiaromáticos disubstituidos o de substitución más elevada, a modo de ejemplo la reacción de fenol y H_{2}O_{2}, o de fenol y mezclas que proporcionan H_{2}O_{2} in situ, para dar hidroquinona;

la formación de oximas a partir de cetonas en presencia de H_{2}O_{2}, o mezclas que proporcionan H_{2}O_{2} in situ, y amoniaco (amonoximado), a modo de ejemplo la obtención de ciclohexanonoxima, a partir de ciclohexanona;

la oxidación de Baeyer-Villiger.

Preferentemente se hacen reaccionar compuestos orgánicos que presentan al menos un doble enlace C-C. Por consiguiente, la presente invención se refiere a un procedimiento, como se describe anteriormente, que está caracterizado porque el compuesto orgánico presenta al menos un doble enlace C-C.

Como ejemplos de tales compuestos orgánicos con al menos un doble enlace C-C cítense los siguientes alquenos:

Eteno, propeno, 1-buteno, 2-buteno, isobuteno, butadieno, pentenos, piperileno, hexenos, hexadienos, heptenos, octenos, diisobuteno, trimetilpenteno, nonenos, dodeceno, trideceno, tetra- a eicosenos, tri y tetrapropeno, polibutadienos, poliisobutenos, isoprenos, terpenos, geraniol, linalool, acetato de linalilo, metilenciclopropano, ciclopenteno, ciclohexeno, norborneno, ciclohepteno, vinilciclohexano, viniloxirano, vinilciclohexeno, estireno, cicloocteno, ciclooctadieno, vinilnorborneno, indeno, tetrahidroindeno, metilestireno, diciclopentadieno, divinilbenceno, ciclododeceno, ciclododecatrieno, estilbeno, difenilbutadieno, vitamina A, betacaroteno, fluoruro de vinilideno, halogenuros de alilo, cloruro de crotilo, cloruro de metalilo, diclorobuteno, alcohol alílico, alcohol metalílico, butenoles, butenodioles, ciclopentenodioles, pentenoles, octadienoles, tridecenoles, esteroides insaturados, etoxieteno, isoeugenol, anetol, ácidos carboxílicos insaturados, como por ejemplo ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido maleico, ácido vinilacético, ácidos grasos insaturados, como por ejemplo ácido oleico, ácido linoleico, ácido palmítico, grasas y aceites que se presentan en la naturaleza.

Preferentemente se emplean alquenos que contienen 2 a 8 átomos de carbono. De modo especialmente preferente se hacen reaccionar eteno, propeno y buteno. De modo especialmente preferente se hace reaccionar propeno.

Una ventaja adicional del procedimiento, además del hecho de poder conseguir una exceso más reducido de compuesto orgánico a transformar en proporción con hidroperóxido, se debe considerar que, a través de la separación de hidroperóxido y su nueva reacción con el compuesto orgánico, se puede conseguir una conversión elevada de hidroperóxido. Simultáneamente se reducen reacciones sucesivas del producto.

En la figura 1 se representa una forma de ejecución preferente de la instalación. En este caso designa

E_{I}: una corriente, que contiene a modo de ejemplo, propeno líquido, disolución de peróxido de hidrógeno acuosa y metanol,

R_{I}: un reactor tubular de lecho fijo isotérmico,

M_{I}: una corriente, resultante de la reacción en el reactor R_{I},

A_{I}: una columna de destilación para la separación a través de la cabeza, a través de la extracción lateral y a través de la cola,

M_{I}^{1}: una corriente, resultante de la separación a través de la cabeza, que comprende predominantemente propeno, óxido de propeno y metanol,

M_{I}^{2}: una corriente, resultante de la separación a través de la extracción lateral, que comprende predominantemente metanol y disolución de peróxido de hidrógeno acuosa, y que se conduce al reactor R_{II},

M_{I}^{3}: una corriente, resultante de la separación a través de la cola, que comprende productos secundarios de punto de ebullición elevado, a modo de ejemplo metoxipropanoles y propanotirol, a partir de la reacción en el reactor R_{I},

M_{I}^{4}: una corriente opcional, que se añade a la instalación de destilación A_{I}, para mantener reducida la temperatura de cola, a modo de ejemplo propeno gaseoso,

R_{II}: un reactor tubular de lecho fijo adiabático,

E_{II}: una corriente que comprende propeno líquido y metanol, y que se conduce al reactor R_{II},

M_{II}: una corriente a partir del reactor R_{II}, que comprende propeno, óxido de propeno y metanol.

En la figura 1 se representa otra forma preferente de ejecución de la instalación.

En este caso designa

R_{I}: un reactor tubular de lecho fijo isotérmico,

M_{I}: una corriente, resultante de la reacción en el reactor R_{I},

A_{I}: una columna de destilación para la separación a través de la cabeza y a través de la cola,

M_{I}^{2}: una corriente, resultante de la separación a través de la cola, que comprende predominantemente peróxido de hidrógeno, agua, metanol y productos secundarios de punto de ebullición elevado, y que se conduce al reactor R_{II},

R_{II}: un reactor tubular de lecho fijo adiabático,

Ejemplos Ejemplo 1 Régimen de dos etapas con separación intermedia

A través de un primer reactor con aproximadamente con 50 ml de volumen de reacción, cargado con 23,1 g de TS-1 extrusionado, se condujeron flujos de 10,5 g/h de peróxido de hidrógeno (aproximadamente al 40% en peso), 58 g/h de metanol, y 10 g/h de propeno a 40ºC de temperatura de reacción, y 20 bar de presión de reacción.

Para el análisis de la descarga del reactor tubular se descomprimió la mezcla de reacción en un evaporador Sambay frente a presión atmosférica. Se analizaron los compuestos de bajo punto de ebullición separados online en un cromatógrafo de gases. Se reunió la descarga de reacción líquida, se pesó, y se analizó, del mismo modo, mediante cromatografía de gases.

La conversión de peróxido de hidrógeno alcanzada ascendía a un 85%. La selectividad de óxido de propeno con respecto a peróxido de hidrógeno ascendía a un 95%.

La descarga del primer reactor, que contenía metanol, agua, óxido de propeno, productos secundarios, propeno no transformado y peróxido de hidrógeno, se descomprimió en una columna. La columna se accionó a presión normal, y tenía aproximadamente 15 etapas teóricas.

A una temperatura de cola de aproximadamente 69ºC se consiguió una separación de óxido de propeno a partir de la mezcla hasta < 1% en peso.

En este caso, además de óxido de propeno, a través de la cabeza se evaporaron propeno de bajo punto de ebullición, y fracciones de metanol. En la cabeza se condensó a 50ºC, en un condensador parcial, el reflujo requerido para la separación en la columna. Se extrajo el producto de cabeza en forma de gas, y se alimentó a la elaboración.

Se alimentó el producto de cola a un segundo reactor tubular.

A través de un segundo reactor tubular, con aproximadamente 50 ml de volumen de reacción, cargado con 28 g de TS-1 extrusionado, se condujeron el producto de cola a partir de la separación intermedia, y una corriente de propeno de aproximadamente 9 g/h, a 40ºC de temperatura de reacción, y 20 bar de presión de reacción.

Después de abandonar el reactor se descomprimió la mezcla de reacción en un evaporador Sambay frente a presión atmosférica. Se analizaron los compuestos de bajo punto de ebullición separados online en un cromatógrafo de gases. Se reunió la descarga de reacción líquida, se pesó, y se analizó, del mismo modo, mediante cromatografía de gases.

La conversión de peróxido de hidrógeno alcanzada ascendía a un 96%. La selectividad de óxido de propeno con respecto a peróxido de hidrógeno ascendía a un 96%.

En suma, la conversión de peróxido de hidrógeno ascendía a un 99,4%, y la selectividad de óxido de propeno a un 95 - 96%. Esto dio por resultado un rendimiento en óxido de propeno, con respecto a peróxido de hidrógeno, de un 94 95%.

Ejemplo 2 Régimen de dos etapas sin separación intermedia

A través de un primer reactor con aproximadamente con 50 ml de volumen de reacción, cargado con 20 g de TS-1 extrusionado, se condujeron flujos de 8,3 g/h de peróxido de hidrógeno (aproximadamente al 40% en peso), 49 g/h de metanol, y 7,8 g/h de propeno a 40ºC de temperatura de reacción, y 20 bar de presión de reacción.

La conversión de peróxido de hidrógeno alcanzada ascendía a un 98,4%. La selectividad de óxido de propeno con respecto a peróxido de hidrógeno ascendía a un 80,3%. El rendimiento en óxido de propeno, con respecto a peróxido de hidrógeno ascendía a un 79%.

Claims

1. Procedimiento para la reacción de un compuesto orgánico con un hidroperóxido, que comprende al menos las siguientes etapas (i) a (iii):

caracterizado porque se emplea peróxido de hidrógeno como hidroperóxido, se pone en contacto el compuesto orgánico con un catalizador heterogéneo de la reacción, y se llevan a cabo las reacciones en las etapas (i) y (iii) en dos reactores de lecho fijo separados.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el catalizador de heterogéneo contiene una silicalita que contiene titanio.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el compuesto orgánico presenta al menos un doble enlace C-C.

4. Dispositivo que comprende un reactor de lecho fijo isotérmico (I), una instalación de separación (II), y un reactor de lecho fijo adiabático (III).

5. Empleo de un dispositivo según la reivindicación 4, para la reacción de un compuesto orgánico con un hidroperóxido.

6. Empleo según la reivindicación 5, recorriéndose, para la reacción del compuesto orgánico con el hidroperóxido, las siguientes etapas (i) a (iii):

7. Empleo según la reivindicación 6, caracterizado porque la reacción en la etapa (i) se lleva a cabo en un reactor de lecho fijo isotérmico (I), la separación en la etapa (ii) se lleva a cabo por medio de una instalación de separación (II) y la reacción en la etapa (iii) se lleva a cabo en un reactor de lecho fijo adiabático (III).