ES2240085T3 - Procedimiento de descomposicion de hidroperoxidos. - Google Patents
Procedimiento de descomposicion de hidroperoxidos.Info
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Abstract
Un procedimiento para descomponer un hidroperóxido para formar un producto de descomposición que contiene un alcohol y cetona correspondientes, en donde el procedimiento comprende la etapa de poner en contacto el hidroperóxido con un catalizador ácido sólido, que comprende un óxido de metal del Grupo IVB modificado con un oxianión de metal del Grupo VIB, y producido por la calcinación de una fuente de un óxido de un metal del Grupo IVB con una fuente de un oxianión de un metal del Grupo VIB, a una temperatura de al menos 600ºC.
Description
Procedimiento de descomposición de
hidroperóxidos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para descomponer un hidroperóxido de alquilo o
aromático para producir un alcohol y una cetona. Más
particularmente, se refiere a un procedimiento para descomponer
hidroperóxido de cumeno para producir fenol y acetona.
El fenol es un importante producto químico
orgánico, con una extensa variedad de usos industriales. Se le
utiliza, por ejemplo, en la producción de resinas fenólicas,
bisfenol-A y caprolactama. Actualmente, se emplea
una serie de procedimientos para la producción de fenol, pero el
procedimiento único que ofrece la mayor proporción de la capacidad
total de producción es el procedimiento de cumeno que, en la
actualidad, representa más de las tres cuartas partes de la
producción total en los EE.UU. La reacción básica que interviene en
este procedimiento es la escisión de hidroperóxido de cumeno en
fenol y acetona:
C_{6}H_{5}C(CH_{3})_{2}OOH
= C_{6}H_{5}OH +
(CH_{3})_{2}CO
La reacción tiene lugar bajo condiciones ácidas,
siendo por lo general el rendimiento total tanto de fenol como de
acetona de 40% o mayor.
A escala industrial, el hidroperóxido de cumeno
se trata habitualmente con ácido sulfúrico diluido (concentración de
5 a 25%), a una temperatura de 50º a 70ºC. Después de haberse
completado la escisión, se separa la mezcla de reacción, y se
destila la capa oleosa para obtener fenol y acetona junto con
cumeno, alfa-metilestireno, acetofenona y
alquitranes. El cumeno se puede reciclar para convertirlo en el
hidroperóxido y posterior escisión. El fenol producido de esta forma
es adecuado para su uso en resinas, si bien se requiere una
purificación adicional para obtener un producto de categoría
farmacéutica.
Aun cuando el procedimiento anteriormente
descrito es capaz de producir tanto fenol como acetona con buenos
rendimientos, sería deseable hallar un procedimiento que pudiera
reducir la necesidad de las etapas de separación y purificación del
producto que son inherentes en un procedimiento homogéneo, evitando
la necesidad de ácidos líquidos, perjudiciales para el medio
ambiente.
Se ha informado ya sobre la escisión heterogénea
de hidroperóxido de cumeno (CHP) sobre diversos catalizadores ácidos
sólidos. Por ejemplo, la patente de EE.UU. Nº 4.490.565 describe el
uso de zeolita beta en la escisión del hidroperóxido de cumeno, en
tanto que la patente de EE.UU. Nº 4.490.566 describe el uso de una
zeolita de Índice de Constraint 1-12, tal como
ZSM-5, y el documento
EP-A-492807 describe el uso de
faujasita en el mismo procedimiento. En la patente de EE.UU. Nº
4.870.217 se describe el uso de arcillas de esmectita en la
descomposición del hidroperóxido de cumeno catalizada por
ácidos.
El documento
EP-A-0581530 enseña que los
contaminantes peroxídicos presentes en una corriente de reciclaje de
metanol-alcohol butílico terciario se pueden
descomponer, de forma sustancialmente completa, utilizando un
catalizador consistente básicamente en metales de transición
soportados por titanio.
El documento
EP-A-0367408 señala que el
hidroperóxido de cumeno se puede descomponer en fenol y acetona bajo
condiciones suaves, por medio de un catalizador heterogéneo
seleccionado de un hetero-poliácido sobre un soporte
inerte, una resina de intercambio iónico con una funcionalidad ácido
sulfónico, una arcilla de esmectita ácida, un ácido que contiene
flúor sobre un soporte inerte, y arcilla de montmorilonita
modificada por un hetero-poliácido o por titanio,
zirconio o aluminio.
El documento WO 98/34894 describe un
procedimiento para descomponer hidroperóxidos de alquilo o
aromáticos para formar una mezcla de reacción de descomposición que
contiene el alcohol y cetona correspondientes. La descomposición se
logra poniendo en contacto el hidroperóxido con una cantidad
catalítica de un catalizador heterogéneo de Au, Ag, Cu o un
compuesto sol-gel que contiene combinaciones
particulares de Cr, Co, Zr, Ta, Si, Mg, Nb, Al y Ti, en donde
algunos de estos metales se han combinado con un óxido, tal como una
matriz inorgánica de hidróxidos u óxidos, o combinaciones de los
mismos. Opcionalmente, los catalizadores pueden estar soportados
sobre un miembro de soporte adecuado.
La patente de EE.UU. Nº 4.898.995 describe un
procedimiento para la coproducción de fenol y acetona, haciendo
reaccionar hidroperóxido de cumeno sobre un catalizador heterogéneo
consistente en una resina de intercambio iónico con una
funcionalidad ácido sulfónico, o un hetero-poliácido
tal como ácido 12-tungsto-fosfórico,
sobre un soporte inerte tal como sílice, alúmina, titania (dióxido
de titanio) y circona. Estos catalizadores de
hetero-poliácidos se utilizan, habitualmente, en
forma de sus hidratos y, como tales, son inherentemente inestables a
temperaturas mayores que 350ºC.
Ninguno de los catalizadores ácidos sólidos
propuestos actualmente para la escisión del hidroperóxido de cumeno
exhibe la combinación requerida de actividad y selectividad para
poder sustituir, de manera aceptable, el ácido sulfúrico.
Otros procedimientos de descomposición del
hidroperóxido, que son importantes desde el punto de vista
comercial, incluyen la descomposición de hidroperóxido de
ciclohexilo para generar un producto de descomposición que contiene
ciclohexanol y ciclohexanona, útiles como precursores de
poliamidas.
La presente invención se dirige a un
procedimiento para descomponer un hidroperóxido para formar un
producto de descomposición que contiene el alcohol y cetona
correspondientes, en donde el procedimiento comprende la etapa de
poner en contacto el hidroperóxido con un catalizador ácido sólido,
que comprende un óxido de metal del Grupo IVB, modificado con un
oxianión de metal del Grupo VIB, y producido por la calcinación de
una fuente de óxido de metal del Grupo IVB con una fuente de un
oxianión de un metal del Grupo VIB, a una temperatura de al
menos
600ºC.
600ºC.
El procedimiento según la invención puede lograr
una conversión de o próxima a 100% del hidroperóxido de
cumeno a largos plazos en corriente, con una elevada selectividad para fenol y acetona, y con una coproducción
extremadamente baja de impurezas tales como 4-cumil-fenol, 2,4-difenil-4-metil-1-penteno, y óxido mesitíli-
co.
cumeno a largos plazos en corriente, con una elevada selectividad para fenol y acetona, y con una coproducción
extremadamente baja de impurezas tales como 4-cumil-fenol, 2,4-difenil-4-metil-1-penteno, y óxido mesitíli-
co.
Preferentemente, la temperatura es de 700º a
800ºC.
Preferentemente, el óxido de metal del Grupo IVB
se selecciona de circona y titania.
Preferentemente, el oxianión de metal del Grupo
VIB se selecciona de oxianiones de cromo, molibdeno y wolframio.
Preferentemente, el catalizador ácido sólido
contiene también un metal adicional, seleccionado de metales del
Grupo IB, VIIB y VIII, y preferentemente seleccionado de hierro,
manganeso y cobre.
Preferentemente, la etapa de contacto se lleva a
cabo a una temperatura de 20º a 150ºC, y a una presión desde
atmosférica hasta 6,9 MPa (manométrica) y, más preferentemente a una
temperatura de 40º a 120ºC, y a una presión desde atmosférica hasta
2,8 MPa (manométrica).
El procedimiento según la invención utiliza un
catalizador ácido sólido que comprende un óxido de un metal del
Grupo IVB modificado con un oxianión de un metal del Grupo VIB,
producido por calcinación de la especie de óxido a una temperatura
de al menos 600ºC. La modificación del óxido de metal del Grupo IVB
con el oxianión del metal del Grupo VIB confiere una funcionalidad
ácida al material. La modificación de un óxido de metal del Grupo
IVB, en particular circona, con un oxianión de un metal del Grupo
VIB, en particular wolframio, se describe en la patente de EE.UU. Nº
5.113.034; y en un artículo de K. Arata y M. Hino en Proceedings
9th International Congress on Catalysis, Volumen 4, páginas
1727-1735 (1988).
A los efectos de la presente descripción, la
expresión óxido de metal del Grupo IVB modificado con un oxianión de
un metal del Grupo VIB, pretende designar un material que comprende,
por análisis elemental, un metal del Grupo IVB, un metal del Grupo
IVB y oxígeno, pero con una mayor acidez que la simple mezcla de un
óxido de metal del Grupo IVB, formado por separado, mezclado con un
óxido de metal, u oxianión, de un metal del Grupo VIB, formado por
separado. Se cree que esta acidez potenciada es consecuencia de una
verdadera interacción química entre el óxido del metal del Grupo IVB
y el oxianión del metal del Grupo VIB.
En el artículo anteriormente mencionado de K.
Arata y M. Hino, cuando se discute la generación de acidez de óxidos
de metal del Grupo IVB sulfatados, se indica que cuando se hacen
reaccionar sulfatos con hidróxidos u óxidos de determinados metales,
por ejemplo, zirconio, se forman superácidos sólidos. Se afirma que
estos superácidos tienen la estructura de un ion sulfato bidentado,
coordinado con el metal, por ejemplo, Zr. En este artículo, se
señala, además, que también se puede formar un superácido cuando se
hace reaccionar wolframio con hidróxidos u óxidos de Zr. Los
materiales de circona modificados con wolframio resultantes tienen,
en teoría, una estructura análoga a las de los superácidos antes
mencionados, que comprenden sulfato y zirconio, en donde átomos de
wolframio reemplazan los átomos de azufre en la estructura
bidentada. Se señala, adicionalmente, que el óxido de wolframio se
combina con compuestos de óxido de zirconio para crear sitios
superácidos en el momento en que se forma una fase
tetragonal.
tetragonal.
Aunque se considera que los presentes
catalizadores pueden comprender la estructura bidentada indicada en
el artículo anteriormente citado de Arata e Hino, no se ha
confirmado todavía la estructura particular del sitio
catalíticamente activo en el presente óxido de metal del Grupo IVB
modificado con un oxianión de metal del Grupo VIB, y no se pretende
que este componente catalítico esté limitado por ninguna estructura
particular.
Los presentes catalizadores pueden tener
relaciones molares calculadas, expresadas en forma de
XO_{2}/YO_{3}, en donde X es al menos un metal del Grupo IVB (es
decir, Ti, Zr y Hf), e Y es al menos un metal del Grupo VIB (es
decir, Cr, Mo, o W), de hasta 1.000, por ejemplo, hasta 300, por
ejemplo, desde 2 hasta 100, por ejemplo, desde 4 hasta 30, aunque se
debe considerar que estas formas de óxidos, es decir, XO_{2} e
YO_{3}, pueden no estar realmente presentes en el catalizador de
la invención. Se ha de tener en consideración que en el catalizador
de la invención puede haber presentes mezclas de metales del Grupo
IVB y/o mezclas de metales del Grupo VIB.
El óxido de metal del Grupo IVB se selecciona,
preferentemente, de titania, circona y hafnia, siendo circona la más
preferida, en tanto que el oxianión del metal del Grupo VIB se
selecciona, preferentemente, de oxianiones de cromo, molibdeno y
wolframio, siendo especialmente preferidos los oxianiones de
wolframio. Las especies de metales de los Grupos IVB y VIB presentes
en el catalizador final no están limitadas por ningún estado
particular de valencia y pueden estar presentes en cualquier valor
de oxidación positivo posible para las respectivas especies. Por
ejemplo, cuando el catalizador contiene wolframio, se puede utilizar
el sometimiento del catalizador a condiciones reductoras para
rebajar o reducir el estado de valencia del wolframio, y modificar
la actividad global del catalizador.
Fuentes adecuadas de óxido de metal del Grupo IVB
incluyen compuestos capaces de generar dichos óxidos durante la
calcinación con el oxianión del metal del Grupo VIB, tales como
oxicloruros, cloruros y nitratos. Una fuente adecuada adicional de
óxido de metal del Grupo IVB incluye sales que contienen el catión
del metal del Grupo IVB, tales como haluros, nitratos y acetatos.
También se pueden utilizar alcóxidos como fuentes del óxido de metal
del Grupo IVB, por ejemplo, n-propóxido de zirconio
e i-propóxido de titanio. Una fuente preferida de
óxido de metal del Grupo IVB es circona hidratada. La expresión
circona hidratada pretende designar un material que comprende átomos
de zirconio unidos de forma covalente con otros átomos de zirconio a
través de puentes de átomos de oxígeno, y que comprende,
adicionalmente, grupos hidroxilo de superficie disponibles. Se cree
que estos grupos hidroxilo de superficie disponibles reaccionan con
el oxianión del metal del Grupo VIB para formar el presente
componente catalizador ácido. Se puede formar circona hidratada por
precalcinación de Zr(OH)_{4} a una temperatura de
100º a 400ºC.
Se ha observado que el tratamiento hidrotérmico
del óxido hidratado de metal del Grupo IVB, tal como circona
hidratada, estimula la interacción con el oxianión del metal del
Grupo VIB, tal como wolframio. Las condiciones de tratamiento
hidrotérmico pueden incluir una temperatura de al menos 80ºC, por
ejemplo, al menos 100ºC. El tratamiento hidrotérmico puede tener
lugar en un recipiente sellado a una presión mayor que la
atmosférica. Sin embargo, una forma preferida de tratamiento
comprende el uso de un recipiente abierto bajo condiciones de
reflujo. La agitación del óxido hidratado del metal del Grupo IVB en
el medio líquido, por ejemplo, por la acción del líquido de reflujo
y/o agitación, estimula la interacción efectiva del óxido hidratado
con el medio líquido. La duración del contacto del óxido hidratado
con el medio líquido puede ser de al menos 1 hora, por ejemplo, al
menos de 8 horas. El medio líquido para este tratamiento puede tener
un pH de 7 o mayor, por ejemplo, 9 o mayor. Medios líquidos
adecuados incluyen agua, soluciones de hidróxidos (incluidos los
hidróxidos de NH_{4}^{+}, Na^{+}, K^{+}, Mg^{2+}, y
Ca^{2+}), soluciones de carbonato y bicarbonato (incluidos los
carbonatos y bicarbonatos de NH_{4}^{+}, Na^{+}, K^{+},
Mg^{2+}, y Ca^{2+}), piridina y sus derivados, y aminas de
alquilo/hidroxilo.
Fuentes adecuadas para el oxianión del metal del
Grupo VIB incluyen, sin estar limitadas a,
meta-tungstato o meta-molibdato de
amonio, cloruro de wolframio o molibdeno, wolframio- o
molibdeno-carbonilo, ácido túngstico o molíbdico, y
tungstato o molibdato sódico.
De manera opcional, se pueden agregar al presente
catalizador otros metales, tales como metales de los Grupos IB, VIIB
y VIII, y preferentemente hierro, manganeso y/o cobre, para alterar
sus propiedades catalíticas.
Los presentes catalizadores se pueden preparar,
por ejemplo, impregnando el óxido hidratado, tratado de forma
hidrotérmica, del metal del Grupo IVB con una solución acuosa que
contiene un anión del metal del Grupo VIB, preferentemente tungstato
o molibdato, seguido de secado. A continuación, el material
resultante se calcina de la manera descrita más adelante.
De modo alternativo, el presente catalizador se
puede preparar combinando una primera solución líquida que comprende
una fuente de óxido de metal del Grupo IVB con una segunda solución
líquida que comprende una fuente de un oxianión del metal del Grupo
VIB. Esta combinación de dos soluciones tiene lugar bajo condiciones
suficientes para causar la co-precipitación del
material de óxido modificado en forma de sólido desde el medio
líquido. De manera alternativa, la fuente del óxido de metal del
Grupo IVB y la fuente del oxianión de metal del Grupo VIB se pueden
combinar en una única solución. A continuación, se puede someter
esta solución a condiciones suficientes para causar la
co-precipitación del material de óxido modificado
sólido, tal como la adición de un reactivo de precipitación a la
solución. El agua es un disolvente preferido para estas soluciones.
La temperatura a la que se mantiene el medio líquido durante la
co-precipitación puede ser menor que 200ºC, por
ejemplo, desde 0º hasta 200ºC y, preferentemente, desde 50º a 100ºC.
El material resultante se seca y, luego, se calcina de la forma
descrita más adelante.
La calcinación de los óxidos
co-precipitados o impregnados se lleva a cabo,
preferentemente, en una atmósfera oxidante a una temperatura de al
menos 600ºC, preferentemente de 700º a 800ºC y más preferentemente,
desde 750º hasta 825ºC. El tiempo de calcinación puede ser de hasta
48 horas, preferentemente de 0,5 a 24 horas y, más preferentemente,
de 1,0 hasta 10 horas. En una realización especialmente preferida,
la calcinación se efectúa a 800ºC durante 1 a 3 horas. El componente
opcional de los Grupos IB, VIIB y/o VIII del catalizador se puede
agregar antes o después de la calcinación, por métodos conocidos en
la técnica, tales como impregnación,
co-impregnación, co-precipitación y
mezcladura física.
El catalizador se puede someter a una calcinación
final bajo condiciones convencionales para deshidratar el
catalizador y conferirle la resistencia mecánica requerida. Antes de
su uso, el catalizador se puede someter a una
pre-sulfuración, por ejemplo, calentándolo en
presencia de sulfuro de hidrógeno, para convertir las formas de
óxido de los componentes metálicos en sus correspondientes
sulfuros.
El presente catalizador se puede conformar en una
amplia variedad de tamaños de partícula. El términos generales, las
partículas pueden estar en forma de polvo, gránulo o producto
moldeado tal como un extrusionado. En los casos en los que el
catalizador está moldeado, tal como por extrusión, el catalizador se
puede extruir antes del secado, o secarlo parcialmente y, a
continuación, extruirlo. El presente catalizador se puede extruir
por sí mismo, o puede estar compuesto con un material de matriz para
crear la forma final del catalizador, y a estos efectos resultan
adecuados materiales de matriz convencionales tales como alúmina,
sílice-alúmina y sílice, dándose preferencia a la
sílice como aglutinante no ácido. Se pueden utilizar otros
materiales aglutinantes, por ejemplo, titania, circona y otros
óxidos metálicos o arcillas. El catalizador activo puede formar un
material compuesto con la matriz en cantidades desde 80:20 hasta
20:80 en peso, por ejemplo, desde 80:20 hasta 50:50 de catalizador
activo:matriz. La formación del material compuesto se puede llevar a
cabo por medios convencionales, incluida la trituración conjunta de
los materiales, seguida de extrusión o granulación en las partículas
de catalizador terminadas que se deseen.
La reacción de descomposición del hidroperóxido
según la invención se efectúa poniendo en contacto el hidroperóxido
con el catalizador de óxido sólido anteriormente descrito, en la
fase líquida, a una temperatura de 20º a 150ºC, preferentemente 40º
a 120ºC, y a una presión desde atmosférica hasta 6,9 MPa
(manométrica), preferentemente desde atmosférica hasta 2,8 MPa
(manométrica). Para llevar a cabo el contacto del hidroperóxido, el
catalizador de óxido sólido anteriormente descrito puede estar
incluido en un lecho estacionario o fluidizado, y la operación de
contacto puede tener lugar de manera continua o discontinua. Si el
contacto se realiza de forma continua, el LHSV basado en el
hidroperóxido se encuentra dentro del intervalo de 0,1 hasta 100
h^{-1}, preferentemente 1 a 50 h^{-1}. Si el contacto se lleva a
cabo de manera discontinua, el tiempo de residencia se encuentra
dentro del intervalo de 1 a 180 min, preferentemente 1 a 25 min.
El procedimiento según la invención es
especialmente aplicable a la descomposición de hidroperóxido de
cumeno para producir fenol y acetona, pero también es aplicable a la
descomposición de otros hidroperóxidos aromáticos y alquílicos tales
como hidroperóxido butílico e hidroperóxido de ciclohexilo.
El hidroperóxido se disuelve, preferentemente, en
un disolvente orgánico inerte a la reacción de escisión, tales como
benceno, tolueno, cumeno y, de forma especialmente preferida,
acetona. Se prefiere el uso de un disolvente para ayudar en la
disipación del calor de reacción [251 kJ/mol (60 kcal/mol) para la
descomposición del hidroperóxido de cumeno].
A continuación, la invención se describirá de
modo más particular haciendo referencia a los siguientes
Ejemplos.
Se disolvieron, con agitación, 500 g de
ZrOCl_{2}\cdot8H_{2}O en 3,0 litros de agua destilada. A esta
solución se agregaron 7,6 g de FeSO_{4}\cdot7H_{2}O. Se
preparó otra solución que contuvo 260 g de NH_{4}OH concentrado,
54 g de
(NH_{4})_{6}
H_{2}W_{12}O_{40}\cdotxH_{2}O y 2.940 ml de agua destilada. Ambas soluciones se calentaron a 60ºC y se combinaron las soluciones calientes a una velocidad de 50 ml/min usando la técnica de mezclado por boquilla. El pH del material compuesto final se ajustó a aproximadamente 9 mediante la adición de hidróxido de amonio concentrado. Entonces, esta suspensión se introdujo en botellas de polipropileno que se colocaron en la caja de vapor (100ºC) durante 72 horas. El producto formado se recuperó por filtración, se lavó con exceso de agua, y se secó durante la noche a 85ºC. Se calcinó una muestra del producto seco a 800ºC bajo flujo de aire durante 3 horas.
H_{2}W_{12}O_{40}\cdotxH_{2}O y 2.940 ml de agua destilada. Ambas soluciones se calentaron a 60ºC y se combinaron las soluciones calientes a una velocidad de 50 ml/min usando la técnica de mezclado por boquilla. El pH del material compuesto final se ajustó a aproximadamente 9 mediante la adición de hidróxido de amonio concentrado. Entonces, esta suspensión se introdujo en botellas de polipropileno que se colocaron en la caja de vapor (100ºC) durante 72 horas. El producto formado se recuperó por filtración, se lavó con exceso de agua, y se secó durante la noche a 85ºC. Se calcinó una muestra del producto seco a 800ºC bajo flujo de aire durante 3 horas.
En un matraz de fondo redondo, de 250 ml,
equipado con un condensador, agitador y embudo de goteo, y situado
en un baño de agua para controlar la temperatura, se cargó una
mezcla de 100,0 g de acetona y 1,00 g del catalizador del Ejemplo 1.
La mezcla se calentó a reflujo (57ºC) con agitación, y se agregaron,
gota a gota, 50,0 g de solución de hidroperóxido de cumeno (CHP) al
"80%" (analizada como 80,8% de CHP, 7,7% de cumeno, 6,9% de
2-fenil-2-propanol,
2,1% de acetofenona), a una velocidad de aproximadamente 2 g/min.
Tras la adición de la solución de CHP, y a intervalos regulares, se
retiraron, filtraron y analizaron por CG pequeñas muestras (\sim
0,2 ml) de la solución reactante.
La siguiente Tabla I muestra la composición (% en
masa) de la solución reactante, a los 2 y 20 minutos después de
finalizar la adición del CHP.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se disolvieron, con agitación, 500 g de
ZrOCl_{2}\cdot8H_{2}O en 3,0 litros de agua destilada. A esta
solución se agregaron 7,6 g de FeSO_{4}\cdot7H_{2}O. Se
preparó otra solución que contuvo 260 g de NH_{4}OH concentrado,
66 g de
(NH_{4})_{6}
Mo_{7}O_{24}\cdot4H_{2}O, y 3,0 litros de agua destilada. Ambas soluciones se calentaron a 60ºC, y se combinaron las soluciones calientes a la velocidad de 50 ml/min, usando la técnica de mezclado por boquilla. El pH del material compuesto final se ajustó a aproximadamente 9 mediante la adición de hidróxido de amonio concentrado. Entonces, esta suspensión se introdujo en botellas de polipropileno que se colocaron en una caja de vapor (100ºC) durante 72 horas. El producto formado se recuperó por filtración, se lavó con exceso de agua, y se secó durante la noche a 85ºC. Se calcinó una muestra del producto seco a 800ºC bajo flujo de aire durante 3 horas, para producir un catalizador de óxido ácido que contuvo 1% en peso nominal de Fe/16% en peso de Mo sobre circona.
Mo_{7}O_{24}\cdot4H_{2}O, y 3,0 litros de agua destilada. Ambas soluciones se calentaron a 60ºC, y se combinaron las soluciones calientes a la velocidad de 50 ml/min, usando la técnica de mezclado por boquilla. El pH del material compuesto final se ajustó a aproximadamente 9 mediante la adición de hidróxido de amonio concentrado. Entonces, esta suspensión se introdujo en botellas de polipropileno que se colocaron en una caja de vapor (100ºC) durante 72 horas. El producto formado se recuperó por filtración, se lavó con exceso de agua, y se secó durante la noche a 85ºC. Se calcinó una muestra del producto seco a 800ºC bajo flujo de aire durante 3 horas, para producir un catalizador de óxido ácido que contuvo 1% en peso nominal de Fe/16% en peso de Mo sobre circona.
En un matraz de fondo redondo, de 250 ml,
equipado con un condensador, agitador y embudo de goteo, y situado
en un baño de agua para controlar la temperatura, se cargó una
mezcla de 100,0 g de acetona y 1,00 g del catalizador del Ejemplo 3.
La mezcla se calentó a reflujo (57ºC) con agitación, y se agregaron,
gota a gota, 50,0 g de solución de hidroperóxido de cumeno (CHP) al
"80%" (analizada como 80,8% de CHP, 7,7% de cumeno, 6,9% de
2-fenil-2-propanol,
2,1% de acetofenona), a una velocidad de aproximadamente 2 g/min.
Tras la adición de la solución de CHP, y a intervalos regulares, se
retiraron, filtraron y analizaron por CG pequeñas muestras (\sim
0,2 ml) de la solución reactante.
La siguiente Tabla II muestra la composición (%
en masa) de la solución reactante, a los 2 y 20 minutos después de
finalizar la adición del CHP.
Se disolvieron, con agitación, 360 g de
ZrO(NO_{3})_{2}\cdot8H_{2}O en 3,0 litros de
agua destilada. Se preparó otra solución que contuvo 260 g de
NH_{4}OH concentrado, y 3,0 litros de agua destilada. Ambas
soluciones se calentaron a 60ºC. Estas dos soluciones calientes se
combinaron a la velocidad de 50 ml/min, usando la técnica de
mezclado por boquilla. El pH del material compuesto final se ajustó
a aproximadamente 9 mediante la adición de hidróxido de amonio
concentrado. Entonces, esta suspensión se introdujo en botellas de
polipropileno que se colocaron en una caja de vapor (100ºC) durante
72 horas. El producto formado se recuperó por filtración, se lavó
con exceso de agua, y se secó durante la noche a 85ºC. Se preparó
una solución de 5,3 g de
(NH_{4})_{6}W_{12}O_{39}\cdotxH_{2}O en 15,0 g de
agua destilada y desionizada, y se agregó, gota a gota, sobre 29,5 g
de la circona recién preparada. Este material se secó durante la
noche a 85ºC. Una porción de este catalizador se calcinó a 800ºC
bajo flujo de aire durante 3 horas.
En un matraz de fondo redondo, de 250 ml,
equipado con un condensador, agitador y embudo de goteo, y situado
en un baño de agua para controlar la temperatura, se cargó una
mezcla de 100,0 g de acetona y 1,00 g del catalizador del Ejemplo 5.
La mezcla se calentó a reflujo (57ºC) con agitación, y se agregaron,
gota a gota, 50,0 g de solución de hidroperóxido de cumeno (CHP) al
"80%" (analizada como 80,8% de CHP, 7,7% de cumeno, 6,9% de
2-fenil-2-propanol,
2,1% de acetofenona), a una velocidad de aproximadamente 2 g/min.
Tras la adición de la solución de CHP, y a intervalos regulares, se
retiraron, filtraron y analizaron por CG pequeñas muestras (\sim
0,2 ml) de la solución reactante.
La siguiente Tabla III muestra la composición (%
en masa) de la solución reactante, a los 2 y 20 minutos después de
finalizar la adición del CHP.
\vskip1.000000\baselineskip
Se disolvieron, con agitación, 38 g de
TiOSO_{4}\cdotxH_{2}O en 300 g de agua destilada. Se preparó
otra solución que contuvo 36,4 g de NH_{4}OH concentrado, 5,4 g de
(NH_{4})_{6}W_{12}O_{39}\cdotxH_{2}O y 300 g de
agua destilada, que se agregó lentamente, a temperatura ambiente, a
la primera solución. El pH del material compuesto final se ajustó a
aproximadamente 9 mediante la adición de hidróxido de amonio
concentrado. Entonces, esta suspensión se introdujo en botellas de
polipropileno que se colocaron en una caja de vapor (100ºC) durante
72 horas. El producto formado se recuperó por filtración, se lavó
con exceso de agua, y se secó durante la noche a 85ºC. Se calcinó
una porción de este material sólido a 600ºC bajo flujo de aire
durante 3 horas, para producir un catalizador de óxido ácido que
contuvo 15% en peso nominal de W sobre titania.
En un matraz de fondo redondo, de 250 ml,
equipado con un condensador, agitador y embudo de goteo, y situado
en un baño de agua para controlar la temperatura, se cargó una
mezcla de 100,0 g de acetona y 1,00 g del catalizador del Ejemplo 7.
La mezcla se calentó a reflujo (57ºC) con agitación, y se agregaron,
gota a gota, 50,0 g de solución de hidroperóxido de cumeno (CHP) al
"80%" (analizada como 80,8% de CHP, 7,7% de cumeno, 6,9% de
2-fenil-2-propanol,
2,1% de acetofenona), a una velocidad de aproximadamente 2 g/min.
Tras la adición de la solución de CHP, y a intervalos regulares, se
retiraron, filtraron y analizaron por CG pequeñas muestras (\sim
0,2 ml) de la solución reactante.
La siguiente Tabla IV muestra la composición (%
en masa) de la solución reactante, a los 2 y 20 minutos después de
finalizar la adición del CHP.
En un reactor de flujo continuo se cargaron 0,5
cm^{3} del catalizador del Ejemplo 1, diluidos con 2 cm^{3} de
arena inerte. El lecho del catalizador se trató previamente con una
corriente de acetona a 80ºC y, a continuación, se hizo pasar a
través del lecho del catalizador, en modo de caudal descendente, a
una serie de caudales de alimentación, una solución de hidroperóxido
de cumeno (CHP) al "80%", diluida con acetona. La temperatura
del reactor se mantuvo constante a 80ºC, y la presión en el reactor
fue de 345 kPag (50 psig). Se recogieron muestras de producto a
intervalos regulares, que se analizaron por CG.
En la Tabla V se resume la composición (% en
masa) de la alimentación y soluciones de producto.
Para todas las muestras 1-5, la
conversión de CHP fue de 100%. EN las soluciones de producto no hubo
presentes productos pesados tales como
4-cumil-fenol o
2,4-difenil-4-metil-1-penteno.
El análisis de las muestras 1-5 demuestra, asimismo,
que la deshidratación de
2-fenil-2-propanol
en \alpha-metil-estireno tiene
lugar de manera simultánea con la reacción de descomposición de CHP,
con niveles de deshidratación > 97%.
Claims (9)
1. Un procedimiento para descomponer un
hidroperóxido para formar un producto de descomposición que contiene
un alcohol y cetona correspondientes, en donde el procedimiento
comprende la etapa de poner en contacto el hidroperóxido con un
catalizador ácido sólido, que comprende un óxido de metal del Grupo
IVB modificado con un oxianión de metal del Grupo VIB, y producido
por la calcinación de una fuente de un óxido de un metal del Grupo
IVB con una fuente de un oxianión de un metal del Grupo VIB, a una
temperatura de al menos 600ºC.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la temperatura es de 700º a 850ºC.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó
2, en el que el óxido de metal del Grupo IVB se selecciona de
circona o titania.
4. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el oxianión del metal del
Grupo VIB se selecciona de oxianiones de cromo, molibdeno y
wolframio.
5. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el catalizador ácido sólido
contiene también un metal seleccionado de los Grupos IB, VIIB, o
VIII de la Tabla Periódica de Elementos.
6. El procedimiento según la reivindicación 5, en
el que el metal es hierro, manganeso y/o cobre.
7. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de contacto se lleva
a cabo a una temperatura de 20º a 150ºC, y a una presión desde
atmosférica hasta 6,9 MPa (manométrica).
8. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el hidroperóxido se
selecciona del grupo que incluye hidroperóxido de cumeno,
hidroperóxido butílico e hidroperóxido de ciclohexilo.
9. El procedimiento según la reivindicación 8, en
el que el hidroperóxido es hidroperóxido de cumeno.
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