ES2336852T3 - Procedimiento para el reprocesamiento de descargas de hidrogenacion que contienen disolventes. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la separación de disolventes a partir de descargas de hidrogenación, que contienen disolventes, procedentes de un procedimiento de hidrogenación catalítico, que contienen un producto de la hidrogenación, soluble en agua, que presenta al menos un grupo alcohol, un grupo lactona, un grupo éter, un grupo lactama o un grupo amino, en un disolvente no miscible o no completamente miscible con agua con un punto de ebullición situado por debajo de los 100ºC, caracterizado porque se aporta agua a la descarga de la hidrogenación, se separa la fase que contiene el disolvente y se recicla hasta la hidrogenación.
Description
Procedimiento para el reprocesamiento de
descargas de hidrogenación que contienen disolventes.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la separación de disolventes a partir de
descargas de hidrogenación, que contienen disolventes, procedentes
de hidrogenaciones catalíticas con gases que contienen hidrógeno,
que contienen un producto de hidrogenación soluble en agua, que
presenta, al menos, un grupo alcohol, un grupo lactona, un grupo
éter, un grupo lactama o un grupo amino, en un disolvente no
miscible o no completamente miscible con agua, con un punto de
ebullición situado por debajo de los 100ºC, en el que se aporta agua
a la descarga de la hidrogenación, se separa la fase que contiene
el disolvente y se recicla hasta la hidrogenación.
La hidrogenación catalítica con hidrógeno es un
procedimiento ampliamente extendido en la química. Cuando se
hidrogenan compuestos que generan productos de la hidrogenación
solubles en agua, se trabaja preponderantemente en ausencia de
disolventes. Ejemplos de compuestos importantes en la química
orgánica industrial, cuya hidrogenación puede llevarse a cabo en
fase gaseosa o en fase líquida para dar compuestos solubles en agua,
son, por ejemplo, el monóxido de carbono, los ésteres, los ácidos,
las lactonas, los anhídridos, los aldehídos, las cetonas, los
nitrilos, las amidas y los aminoácidos. Puesto que las velocidades
de la reacción son bajas en estas condiciones, se alcanzan
rendimientos espacio-tiempo por debajo de un 1 kg de
producto/litro de recinto de la reacción x hora.
Sin embargo, se conocen, por ejemplo por la
publicación US 6,265,596, procedimientos de hidrogenación para
compuestos solubles en agua, en los cuales la velocidad de la
reacción y, por consiguiente, los rendimientos
espacio-tiempo pueden ser aumentados en gran medida
de tal manera, que pueden reducirse claramente los recintos de
reacción, que son costosos en el caso de las aplicaciones
industriales, y las cantidades necesarias de catalizador.
En estos procedimientos se lleva a cabo la
hidrogenación en presencia de disolventes con un bajo punto de
ebullición y bajo presión y se descomprime la mezcla de la reacción
para la obtención del producto, en la mayoría de los casos hasta la
presión normal. El reciclo del disolvente es problemático, ante todo
cuando la hidrogenación se lleve a cabo a presión elevada de tal
manera, que puede eliminarse de nuevo la ventaja del recinto menor
de la reacción y de la menor cantidad necesaria de catalizador.
Después de la hidrogenación, la descarga de la
hidrogenación, que contiene hidrógeno en exceso, el producto, en
caso dado productos intermedios o secundarios formados, educto no
transformado y, en caso dado, el disolvente, cuando la
hidrogenación haya sido llevada a cabo en presencia del mismo, es
enfriada y descomprimida por regla general como paso previo a la
realización de otras etapas del reprocesamiento. En este caso, se
generan hidrógeno y, en caso dado, disolvente en estad gaseoso. En
tanto en cuanto el disolvente sea líquido bajo las condiciones del
procedimiento para la separación del hidrógeno, éste es separado por
destilación en la mayoría de los casos junto con la mezcla del
producto. En este caso el disolvente se presenta como producto de
bajo punto de ebullición bien en estado líquido o bien en estado
gaseoso.
El disolvente recuperado puede ser eliminado o
puede ser reciclado, como es preferente en el caso de los
procedimientos a escala industrial orientados de manera económica.
Sin embargo, el reciclo del disolvente requiere, en primer lugar,
la aplicación de cantidades considerables de energía de
compresión.
Puesto que la hidrogenación se lleva a cabo a
presiones elevadas, el disolvente tiene que ser comprimido desde un
nivel bajo de presión nuevamente hasta la presión necesaria para la
reacción. De manera especial, en el caso de los disolventes que
normalmente se encuentren en estado gaseoso a la temperatura
ambiente, esto requiere un gran gasto energético y, por
consiguiente, es inconveniente desde el punto de vista económico.
Por otra parte se requiere que los componentes reciclados
constituidos por el disolvente y el hidrógeno sean elevados de
nuevo hasta el nivel inicial de temperatura, que es necesario para
la hidrogenación, lo cual a su vez es costoso desde el punto de
vista energético.
Por lo tanto, la presente invención tiene como
tarea proporcionar un procedimiento que posibilite una separación
efectiva del disolvente a partir de descargas de hidrogenación que
contienen disolventes, obtenidas por medio de una hidrogenación
catalítica, que contienen productos de la hidrogenación solubles en
agua. La separación debería ser tan efectiva, que fuese económico
el reciclo del disolvente hasta la hidrogenación.
Se ha encontrado ahora, de manera sorprendente,
un procedimiento para la separación de los disolventes a partir de
descargas de hidrogenación, que contienen disolventes, procedentes
de hidrogenaciones catalíticas con gases, que contienen hidrógeno,
que contienen un producto de hidrogenación soluble en agua, que
presenta, al menos, un grupo alcohol, un grupo lactona, un grupo
éter, un grupo lactama o un grupo amino, en un disolvente no
miscible o no completamente miscible con agua, con un punto de
ebullición situado por debajo de los 100ºC, caracterizado porque se
aporta agua a la descarga de la hidrogenación, se separa la fase que
contiene el disolvente y se recicla hasta la hidrogenación.
Se entenderá por descarga de la hidrogenación la
mezcla de la reacción retirada del reactor de hidrogenación después
de la hidrogenación sin otras etapas de reprocesamiento tales como
destilaciones. La descarga de la hidrogenación contiene el
disolvente y el producto de hidrogenación así como, en caso dado,
además de hidrógeno en exceso, en caso dado los productos
intermedios y los productos secundarios formados y el educto no
transformado. En la presente solicitud se entenderá por producto de
la hidrogenación el producto final o las mezclas de varios
productos finales, solubles en agua, que deben ser obtenidos por
medio de la hidrogenación. Los productos de la hidrogenación
solubles en agua en el sentido de esta solicitud son, por ejemplo,
el metanol, el etanol, el propanol, el butanol, el
iso-butanol, el etilenglicol, el
1,2-propilenglicol y el
1,3-butanodiol, el 1,4-butanodiol,
el 1,2,4-butanotriol, el tetrahidrofurano, el
2-metiltetrahidrofurano, el
3-metiltetrahidrofurano, la
gamma-butirolactona en caso dado substituida por
metilo, el 1.5-pentanodiol, el
1,6-hexanodiol, el 1,4-pentanodiol,
el 2,5-(bishidroximetil)tetrahidrofurano, el
1,12-dodecanodiol, la pirrolidona, las
N-alquilpirrolidonas, las pirrolidonas
C-alquiladas, las pirrolidonas
C-alquiladas y N-alquiladas, las
monoaminas y la diaminas N-alquiladas así como los
aminoalcoholes o sus mezclas. Los productos de la hidrogenación
solubles en agua preferentes son el 1,4-butanodiol,
el tetrahidrofurano, la gamma-butirolactona, el
1,5-pentanodiol, el 1.6-hexanodiol,
el 1,4-pentanodiol, el
2,5-(bishidroximetil)-tetrahidrofurano, la
pirrolidona, las N-alquilpirrolidonas, las
pirrolidonas C-alquiladas, las pirrolidonas
C-alquiladas y N-alquiladas así como
los aminoalcoholes o sus mezclas.
Los productos que se forman de conformidad con
el procedimiento de acuerdo con la invención son, por ejemplo,
disolventes buscados, tales como por ejemplo el tetrahidrofurano o
productos de partida para poliésteres tales como el
1,4-butanodiol o el
1,6-hexanodiol.
De conformidad con la invención pueden ser
empleados disolventes que no sean miscibles o que no sean
completamente miscibles con agua bajo las condiciones de presión y
de temperatura del procedimiento de conformidad con la invención y
que presenten un punto de ebullición, a una presión de 1 bar,
situado por debajo de los 100ºC, de manera preferente situado por
debajo de los 70ºC, de manera especialmente preferente situado por
debajo de los 50ºC, de manera muy especialmente preferente situado
por debajo de los 25ºC.
La relación en peso entre el disolvente y el
producto de la hidrogenación en la descarga de la hidrogenación se
encuentra comprendida entre 0,1 y 1.000, de manera preferente se
encuentra comprendida entre 0,5 y 100, de manera especialmente
preferente se encuentra comprendida entre 1 y 50.
Ejemplos de disolventes, que pueden ser
empleados de conformidad con la invención, son el dióxido de
carbono, el argón, el nitrógeno, los hidrocarburos tales como el
metano, el etano, el propano, el butano, el
iso-butano, el pentano y sus isómeros, el
ciclopentano, el hexano y sus isómeros, el ciclohexano, el heptano y
sus isómeros, los hidrocarburos aromáticos tales como el benceno,
el tolueno, los éteres tales como el dimetiléter, el metiletiléter,
el dietiléter, el dipropiléter, el metilpropiléter, el
metil-iso-propiléter, el
etilpropiléter, el
etil-iso-propiléter, el
dibutiléter, el metil-terc.-butiléter, el
metil-n-butiléter o el
metil-iso-butiléter, el
etil-n-butiléter o el
etil-iso-butiléter, el
propil-n-butiléter o el
propil-iso-butiléter, el
iso-propil-n-butiléter
o el
iso-propil-iso-butiléter.
Los disolventes que han sido citados precedentemente pueden estar
parcial o completamente fluorados. Son preferentes los
hidrocarburos con 1 hasta 6 átomos de carbono, los dialquiléteres
con hasta 8 átomos de carbono inclusive, siendo especialmente
preferentes el propano, el butano, el pentano, el dimetiléter, el
dietiléter y el metil-terc.-butiléter así como el
dióxido de carbono a título de disolventes para el procedimiento de
conformidad con la invención.
Se aporta a la descarga de la hidrogenación una
cantidad de agua, que provoque la separación de las fases o, cuando
se establezca ya una separación de las fases ligeramente marcada, se
aporta a la descarga de la hidrogenación una cantidad de agua, que
complete la separación de las fases. Esta cantidad de agua está
comprendida entre un 0,01 y un 1.000% en peso de agua, de manera
preferente está comprendida entre un 50 y un 300% en peso de agua,
de manera especialmente preferente está comprendida entre un 100 y
un 200% en peso de agua, referido respectivamente a la descarga de
la hidrogenación.
Durante la separación de las fases, de
conformidad con la invención, la presión se encuentra en un valor
correspondiente a la presión de la hidrogenación precedente o tiene
un valor de hasta 50 bares inclusive por debajo del anterior. La
presión de la separación de las fases se encuentra comprendida de
manera preferente entre 10 y 400 bares, de manera preferente entre
50 y 350 bares y, de manera especialmente preferente, entre 75 y 300
bares. En una forma especialmente preferente de realización del
procedimiento, la presión en la separación de las fases se
encuentra al nivel o hasta 20 bares inclusive por debajo de la
presión de la hidrogenación precedente.
La separación de las fases puede llevarse a cabo
a la temperatura que reina en la descarga del reactor de la
hidrogenación correspondiente a la hidrogenación precedente del
procedimiento de conformidad con la invención o puede llevarse a
cabo a una temperatura más baja, preferentemente entre 5 y 250ºC por
debajo de dicha temperatura. De una manera muy preferente, se
enfría la descarga de la hidrogenación para la separación de las
fases a la temperatura que reina a la salida del reactor de la
hidrogenación. La separación de las fases, de conformidad con la
invención, se lleva a cabo en instalaciones en sí conocidas para
esta finalidad tales como, por ejemplo, separadores de fases o
decantadores.
Mientras que la fase acuosa contiene
preponderantemente el producto de la hidrogenación, la fase que
contiene el disolvente (fase disolvente) presenta, además el
disolvente y del hidrógeno, en caso producto de hidrogenación no
transformado, productos intermedios de la hidrogenación, pequeñas
cantidades del producto de la hidrogenación y productos secundarios
de la hidrogenación.
El reprocesamiento de la fase acuosa, que
contiene el producto de la hidrogenación, se lleva a cabo según
procedimientos en sí conocidos tal como, por ejemplo, por medio de
una cristalización y/o por medio de una destilación. Por regla
general se separa al menos el agua por destilación del producto de
la hidrogenación. De manera ventajosa, las condiciones de la
destilación son elegidas, en este caso, de tal manera que, como
consecuencia de las condiciones de presión y de temperatura elegidas
para la separación de las fases, o bien se evapore el agua o bien
se evapore el producto de la hidrogenación a la entrada en la
columna de destilación. El agua separada se recicla preferentemente
hasta la separación de las fases.
La separación de las fases, de conformidad con
la invención, puede llevarse a cabo de manera continua o de manera
discontinua junto con una hidrogenación conectada aguas arriba,
siendo preferente la forma de trabajo continuo.
En una forma preferente de realización, se
recicla nuevamente hasta la hidrogenación el disolvente separado,
sin reprocesamiento. En este caso es preferente mezclar por completo
o al menos casi por completo con este disolvente el educto de la
hidrogenación, antes que alcance al catalizador.
Como gases que contienen hidrógeno son adecuados
para el procedimiento de conformidad con la invención, además del
hidrógeno, también sus mezclas con otros gases inertes bajo las
condiciones de la reacción, tal como por ejemplo el nitrógeno. De
manera preferente es empleado el hidrógeno.
La hidrogenación se lleva a cabo, de manera
preferente, sobre catalizadores heterogéneos, que de manera
especialmente preferente estén dispuestos en estado sólido en el
reactor. Como catalizadores pueden ser empleados en el
procedimiento de la hidrogenación aquellos que contengan, al menos,
uno de los elementos siguientes en estado metálico y/o en forma de
compuesto tal como por ejemplo en forma de óxido: Fe, Cu, Ag, Au,
Ni, Pd, Pt, Co, Rh, Ir, Ru, Mn, Re, Cr o Mo. De manera preferente
el catalizador contiene Fe, Cu, Co, Re, Ni, Ru, Pt o Pd.
Es especialmente adecuado al menos un
catalizador heterogéneo, pudiendo ser empleado al menos uno de los
metales que han sido citados precedentemente (metales activos) en
estado de metal como tales, como catalizador Raney y/o depositados
sobre un soporte usual. Cuando se utilicen dos o varios metales
activos, éstos pueden estar presentes de manera independiente o en
forma de aleación. En este caso es posible emplear al menos un metal
como tal y, al menos, otro metal en forma de catalizador Raney o es
posible emplear al menos un metal como tal y, al menos, otro metal,
depositado sobre, al menos, un soporte, o es posible emplear al
menos un metal como catalizador Raney y, al menos, otro metal,
depositado sobre, al menos, un soporte, o es posible emplear al
menos un metal como tal y, al menos, otro metal como catalizador
Raney y, al menos, otro metal, depositado sobre, al menos, un
soporte.
Los catalizadores empleados pueden ser por
ejemplo también los denominados catalizadores de precipitación.
Tales catalizadores pueden ser preparados por precipitación de sus
componentes catalíticamente activos a partir de sus soluciones
salinas, de manera especial a partir de las soluciones de sus
nitratos y/o de acetatos, por ejemplo por medio de una adición de
soluciones de hidróxidos y/o de carbonatos de metales alcalinos y/o
de metales alcalinotérreos, por ejemplo los hidróxidos, los
oxihidratos, las sales básicas o los carbonatos difícilmente
solubles, a continuación se secan los precipitados obtenidos y
seguidamente se transforman por medio de una calcinación en general
entre 300 y 700ºC, de manera especial entre 400 y 600ºC, en los
correspondientes óxidos, óxido mixtos y/o óxidos de valencia mixta,
que se reducen para dar los metales correspondientes y/o los
compuestos de tipo óxido con un menor nivel de oxidación por medio
de un tratamiento con hidrógeno o con gases que contengan hidrógeno
en general en el intervalo comprendido entre 50 y 700ºC, de manera
especial comprendido entre 100 y 400ºC y se llevan a la forma
catalíticamente activa propiamente dicha. En este caso, la
reducción se prolonga, por regla general, hasta que ya no se forme
agua. En la obtención de los catalizadores de precipitación, que
contienen un material de soporte, puede llevarse a cabo la carga del
componente catalíticamente activo en presencia del material de
soporte correspondiente. Los componentes catalíticamente activos
pueden ser precipitados ventajosamente de manera simultánea con el
material de soporte a partir de las correspondientes soluciones
salinas.
De manera preferente, se emplean catalizadores
de la hidrogenación que contengan los metales o los compuestos
metálicos, que catalicen la hidrogenación, depositados sobre un
material de soporte.
Además de los catalizadores de precipitación,
que han sido citados precedentemente, que contienen además de los
componentes catalíticamente activos adicionalmente también un
material de soporte, son adecuados para el procedimiento de
conformidad con la invención, en general, aquellos materiales de
soporte sobre los que haya ido aplicado sobre un material de
soporte el componente de acción catalíticamente hidrogenante, por
ejemplo por medio de una impregnación.
El tipo de la aplicación del metal
catalíticamente activo sobre el soporte no es crítico por regla
general y puede llevarse a cabo de diversas formas y maneras. Los
metales catalíticamente activos pueden ser depositados sobre esto
materiales de soporte por ejemplo por medio de una impregnación con
soluciones o con suspensiones de las sales o de los óxidos de los
elementos correspondientes, por medio de un secado y a continuación
por medio de una reducción de los compuestos metálicos para dar los
metales correspondientes o para dar compuestos con un nivel de
oxidación más bajo, por medio de un agente reductor, preferentemente
con hidrógeno o con hidruros complejos. Otra posibilidad para
llevar a cabo la aplicación del metal catalíticamente activo sobre
este soporte consiste en impregnar el soporte con soluciones de
sales que se descompongan fácilmente por vía térmica, por ejemplo
con nitratos o con compuestos complejos que se descompongan
fácilmente por vía térmica, por ejemplo complejos de carbonilo o
complejos de hidruro de los metales catalíticamente activos y en
calentar los soportes, impregnados de este modo, para la
descomposición térmica de los compuestos metálicos adsorbidos, a
temperaturas situadas en el intervalo comprendido entre 300 y
600ºC. Esta descomposición térmica se lleva a cabo, de manera
preferente, bajo una atmósfera de gas protector. Los gases
protectores adecuados son, por ejemplo, el nitrógeno, el dióxido de
carbono, el hidrógeno o los gases nobles. Por otra parte, los
metales catalíticamente activos pueden ser depositados sobre el
soporte del catalizador por medio de una metalización por
evaporación o por medio de una metalización a la llama. El
contenido en metales catalíticamente activos de estos catalizadores
soportados no es crítico, en principio, para el éxito del
procedimiento de conformidad con la invención. En general, mayores
contenidos de metales catalíticamente activos de estos catalizadores
soportados conducen a mayores rendimientos
espacio-tiempo que los contenidos más bajos. En
general se utilizan catalizadores soportados, cuyo contenido en
metales catalíticamente activos se encuentre en el intervalo
comprendido entre un 0,01 y un 90% en peso, de manera preferente en
el intervalo comprendido entre un 0,1 y un 40% en peso, referido al
peso total del catalizador. Puesto que estas indicaciones de
contenido se refieren al conjunto del catalizador con inclusión del
material de soporte, teniendo sin embargo los diversos materiales de
soporte pesos específicos muy diversos y superficies específicas
muy diversas, puede imaginarse también que estas indicaciones no
puedan ser alcanzadas o puedan ser sobrepasadas sin que esto tenga
un efecto negativo sobre el resultado del procedimiento de
conformidad con la invención. Evidentemente pueden ser aplicados
también varios de los metales catalíticamente activos sobre el
correspondiente material de soporte. Por otra parte, los metales
catalíticamente activos pueden ser aplicados sobre el soporte de
conformidad con el procedimiento de las publicaciones
DE-A 25 19 817, EP-A 1 477 219 A1 o
EP-A 0 285 420 A1. En los catalizadores de
conformidad con las publicaciones que han sido citadas
precedentemente, los metales catalíticamente activos se presentan en
forma de aleaciones, que se forman por medio de un tratamiento
térmico y/o de una reducción por ejemplo por medio de una
impregnación del material de soporte con una sal o con un complejo
de los metales que han sido citados precedentemente.
Como consecuencia de la toxicidad de los
catalizadores que contienen cromo, son empleados preferentemente
catalizadores exentos de cromo. Evidentemente, también son adecuados
industrialmente los correspondientes catalizadores que contienen
cromo, conocidos por el técnico en la materia, para un empleo en el
procedimiento de conformidad con la invención, no dándose sin
embargo las deseadas ventajas, que son de manera especial de
naturaleza medioambiental y operativa.
Tanto la activación de los catalizadores de
precipitación así como, también, la de los catalizadores soportados
puede llevarse a cabo in situ al inicio de la reacción por
medio del hidrógeno presente. De manera preferente son activados
independientemente estos catalizadores como paso previo a su
utilización.
Como materiales de soporte, tanto para los
catalizadores de precipitación así como, también, para los
catalizadores soportados, pueden ser empleados los óxidos del
aluminio y del titanio, el dióxido de circonio, el dióxido de
silicio, las arcillas tales como por ejemplo las montmorillonitas,
las bentonitas, los silicatos tales como por ejemplo los silicatos
de magnesio o de aluminio, las zeolitas tales como por ejemplo los
tipos estructurales ZSM-5 o ZSM-10,
o los carbones activos. Los materiales de soporte preferentes son
los óxidos de aluminio, los dióxidos de titanio, el dióxido de
silicio, el dióxido de circonio y los carbones activos.
Evidentemente pueden servir como soportes para los catalizadores
empleados en el procedimiento de conformidad con la invención
también mezclas de diversos materiales de soporte. De la misma
manera son adecuados los soportes metálicos sobre los cuales haya
sido depositado el metal con actividad hidrogenante, por ejemplo Cu
sobre el cual se haya depositado por ejemplo Pd, Pt o Ru a partir
de las sales metálicas correspondientes, disueltas en agua.
Los catalizadores especialmente preferentes, de
conformidad con la invención, son los catalizadores soportados que
contienen Fe, Cu, Co, Re; Ni, Pt y/o Pd, siendo especialmente
preferentes los soportes constituidos por los carbones activos, el
óxido de aluminio, el dióxido de titanio y/o el dióxido de silicio o
sus mezclas.
En la etapa de hidrogenación, de conformidad con
la invención, es empleado un catalizador heterogéneo, que puede ser
empleado de conformidad con la invención, preferentemente en forma
de catalizador en lecho fijo, en este caso son empleados los
catalizadores preferentemente en forma de material en forma de
trozos, es decir como cuerpos de relleno, por ejemplo en forma de
granalla, de anillos, de tabletas o de cuerpos extruidos. Los
diámetros de los cuerpos moldeados individuales del catalizador se
encuentran comprendidos entre 0,01 y 15 mm, de manera preferente se
encuentran comprendidos entre 0,02 y 10 mm, de manera especialmente
preferente se encuentran comprendidos entre 0,05 y 5 mm.
La hidrogenación, de conformidad con la
invención, puede llevarse a cabo de manera discontinua o de manera
continua por ejemplo en uno o varios reactores tubulares rellenos
con una carga a granel del catalizador, siendo preferente la forma
de trabajo en continuo. De manera especialmente preferente la
hidrogenación de conformidad con la invención se lleva a cabo de
manera continua junto con la separación de las fases de conformidad
con la invención a modo de proceso conjunto.
La hidrogenación se lleva a cabo a una presión y
a un nivel de temperatura que corresponda, al menos, a la
separación de las fases. El punto de referencia para la presión y
para la temperatura se encuentra en este caso en la descarga del
reactor. A título de ejemplo, las presiones de hidrogenación se
encuentran comprendidas entre 10 y 400 bares, de manera preferente
las presiones están comprendidas entre 50 y 350 bares y, de manera
especialmente preferente, están comprendidas entre 75 y 300 bares.
La temperatura de la hidrogenación está comprendida entre 20 y
370ºC, de manera preferente entre 40 y 350ºC y, de manera
especialmente preferente, entre 70 y 330ºC.
El procedimiento de conformidad con la invención
se describe con mayor detalle por medio del ejemplo siguiente.
Se cargó un reactor tubular de doble camisa,
calentado con aceite (diámetro interno 3 cm) con 3 ml de un
catalizador de Cu (60% de CuO, 30% de Al_{2}O_{3}, 10% de
Mn_{2}O_{3}) en forma de cuerpos moldeados con un tamaño de 0,1
mm. El catalizador se activó en primer lugar con una mezcla de
nitrógeno/hidrógeno, a continuación con hidrógeno puro a 250ºC y a
250 bares. Se bombearon a través del catalizador, a 250ºC y a 250
bares, por medio de un serpentín tubular termostatado, 20 g/h de
éster de dimetilo del ácido adípico, 180 g/h de dimetiléter y 10
moles de hidrógeno por mol de educto.
La descarga de la hidrogenación presentaba una
temperatura de 270ºC y se enviaron a un separador de fases con un
volumen de 2 litros a través de un tramo mezclador enfriado, por
delante del cual se dosificaron 100 g/h de agua (25ºC). La
temperatura en el separador de las fases fue de 50ºC y la presión
fue de 250 bares. Con un nivel de carga del separador de las fases
de aproximadamente el 50%, se recicló la fase superior por bombeo,
de forma continua, hasta el reactor de la hidrogenación, cuya fase
superior que estaba constituida aproximadamente por un 90% por
dimetiléter y que contenía la parte preponderante del hidrógeno en
exceso y, al mismo tiempo, se redujo la alimentación del
dimetiléter fresco a 60 g/h y la cantidad de hidrógeno fresco se
redujo a 5 moles/mol de educto. La fase inferior, procedente del
separador de las fases, se descargó en continuo a través de una
válvula de retención de la presión y se separó por destilación de
conformidad con el estado de la técnica. El agua recuperada se
recicló de nuevo hasta la separación de las fases.
Como producto de la hidrogenación se obtuvo el
1,6-hexanodiol con un rendimiento del 96%. Por otra
parte se encontró un 2% de 1,6-hexanodiol dímero
así como otros productos secundarios insignificantes desde el punto
de vista cuantitativo.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
Se repitió el ejemplo 1, desde luego no se
aportó agua después de la hidrogenación, la temperatura en el
separador de las fases se redujo a 50ºC por medio de una
refrigeración. En el separador de las fases no se pudieron observar
dos fases líquidas, es decir que el disolvente, que estaba
constituido por el dimetiléter, no pudo ser separado ni reciclado
de manera sencilla.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó un reactor tubular de doble camisa,
calentado con aceite (diámetro interno 3 cm) con 10 ml de un
catalizador Co/Mn (32% de CoO, 58% de Co, 10% de Mn2O3) en forma de
cuerpos moldeados con un tamaño de 0,1 mm. El catalizador se activó
en primer lugar con una mezcla de nitrógeno/hidrógeno, a
continuación con hidrógeno puro a 280ºC y a 250 bares. Se bombearon
a través del catalizador, a 150ºC y a 250 bares, por medio de un
serpentín tubular termostatado, 5 g/h de dinitrilo del ácido
adípico, 95 g/h de n-butano y 15 moles de hidrógeno
por mol de educto. La descarga de la hidrogenación presentaba una
temperatura de 160ºC y se condujo hasta un separador de fases con
un volumen de 2 litros a través de un tramo mezclador enfriado, por
delante del cual se dosificaron 50 g/h de agua (25ºC). La
temperatura en el separador de fases fue de 50ºC y la presión fue
de 250 bares. Con un nivel de carga del separador de las fases del
50% aproximadamente se recicló la fase superior por bombeo, de
manera continua, hasta el reactor de hidrogenación, cuya fase
superior estaba constituida en más de un 95% por
n-butano y que contenía la parte preponderante del
hidrógeno en exceso y al mismo tiempo se redujo la alimentación del
n-butano fresco a 1 g/h y la cantidad de hidrógeno
fresco se redujo a 5 moles/mol de educto. La fase inferior,
procedente del separador de las fases, se descargó en continuo a
través de una válvula de retención de la presión. Únicamente se
desprendieron por evaporación cantidades muy pequeñas de hidrógeno
y de n-butano. El producto restante se purificó por
destilación según el estado de la técnica. El agua recuperada se
recicló de nuevo hasta la separación de las fases.
Como producto de la hidrogenación se obtuvo
1,6-diaminohexano con un rendimiento del 85%. Por
otra parte se encontró un 5% de 1,6-diaminohexano
dímero, un 3% de 1-azacicloheptano así como otros
puntos secundarios insignificantes desde el punto de vista
cuantitativo.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
2
Se repitió el ejemplo 2, desde luego no se
aportó agua después de la hidrogenación, la temperatura en el
separador de las fases se redujo hasta 50ºC aproximadamente también
por medio de una refrigeración. En el separador de las fases no
pudieron observarse dos fases líquidas, es decir que el disolvente
constituido por el n-butano no pudo separarse ni
reciclarse de manera sencilla.
\vskip1.000000\baselineskip
Se utilizó el reactor que ha sido descrito en el
ejemplo 1 con el mismo catalizador. En este caso se bombearon a
través del catalizador, a 220ºC ya 250 bares, por medio de un
serpentín tubular termostatado, 9 g/h de anhídrido del ácido
maleico (fundido), 81 g/h de n-butano y 10 moles de
hidrógeno por mol de educto.
La descarga de la hidrogenación presentaba una
temperatura de 240ºC y fue enviada a un separador de fases con un
volumen de 2 litros a través de un tramo mezclador enfriado, delante
del cual se dosificaron 100 g/h de agua (25ºC). La temperatura en
el separador de las fases era de 50ºC y la presión era de 250 bares.
Con un nivel de carga del separador de fases del 50%
aproximadamente se recicló la fase superior por bombeo, de manera
continua, hasta el reactor de hidrogenación, cuya fase superior
estaba constituida por más de un 95% de n-butano y
que contenía la parte preponderante del hidrógeno en exceso y, al
mismo tiempo, se redujo la alimentación de n-butano
fresco a 2 g/h y se redujo la cantidad de hidrógeno fresco a 6
moles/mol de educto.
La fase inferior, procedente del separador de
fases, se descargó en continuo a través de una válvula de retención
de la presión. Se desprendió por gasificación sólo una cantidad muy
pequeña de hidrógeno y de n-butano. El producto
restante se purificó por destilación de conformidad con el estado de
la técnica. El agua recuperada se recicló de nuevo hasta la
separación de fases.
Como producto de hidrogenación se obtuvo
1,4-butanodiol con un rendimiento del 85%. Por otra
parte se encontró un 8% de tetrahidrofurano, un 5% de
gamma-butirolactona así como algunos productos
secundarios insignificantes desde el punto de vista
cuantitativo.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
3
Se repitió el ejemplo 3, desde luego no se
aportó agua después de la hidrogenación, la temperatura en el
separador de fases se redujo también hasta 50ºC aproximadamente por
medio de una refrigeración. En el separador de fases podían
reconocerse 2 fases líquidas, sin embargo la solubilidad del butano
en la fase del producto era tan grande, que se perdió una gran
parte del butano a través de la fase del producto y tuvieron que
dosificarse 50 g/h de butano fresco para mantener un equilibrio
estable, a pesar del reciclo de la fase de butano.
Claims (12)
1. Procedimiento para la separación de
disolventes a partir de descargas de hidrogenación, que contienen
disolventes, procedentes de un procedimiento de hidrogenación
catalítico, que contienen un producto de la hidrogenación, soluble
en agua, que presenta al menos un grupo alcohol, un grupo lactona,
un grupo éter, un grupo lactama o un grupo amino, en un disolvente
no miscible o no completamente miscible con agua con un punto de
ebullición situado por debajo de los 100ºC, caracterizado
porque se aporta agua a la descarga de la hidrogenación, se separa
la fase que contiene el disolvente y se recicla hasta la
hidrogenación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el producto de la hidrogenación soluble
en agua se elige entre el metanol, el etanol, el propanol, el
butanol, el iso-butanol, el etilenglicol, el
1,2-propilenglicol y el
1,3-butanodiol, el 1,4-butanodiol,
el 1,2,4-butanotriol, el tetrahidrofurano, el
2-metiltetrahidrofurano, el
3-metiltetrahidrofurano, la
gamma-butirolactona en caso dado substituida por
metilo, el 1,5-pentanodiol, el
1,6-hexanodiol, el 1,4-pentanodiol,
el 2,5-(bishidroximetil)tetrahidrofurano, el
1,12-dodecanodiol, la pirrolidona, las
N-alquilpirrolidonas, las pirrolidonas
C-alquiladas, las pirrolidonas
C-alquiladas y N-alquiladas, las
monoaminas y las diaminas N-alquiladas así como los
aminoalcoholes o sus mezclas.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el producto de la hidrogenación soluble
en agua se elige entre el 1,4-butanodiol, el
tetrahidrofurano, la gamma-butirolactona en caso
dado substituida por metilo, el 1,5-pentanodiol, el
1,6-hexanodiol, el 1,4-pentanodiol,
el 2,5-(bishidroximetil)tetrahidrofurano, la pirrolidona,
las N-alquilpirrolidonas, las pirrolidonas
C-alquiladas, las pirrolidonas
C-alquiladas y N-alquiladas así
como los aminoalcoholes o sus mezclas.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque después de la
hidrogenación se aporta desde un 0,01 hasta un 1.000% en peso de
agua, referido a la descarga de la hidrogenación.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la separación de
las fases se lleva a cabo a temperaturas que están situadas por
debajo de la temperatura de la descarga de la hidrogenación.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la separación de
la fases se lleva a cabo a temperaturas que se encuentran entre 5 y
250ºC por debajo de la temperatura de la descarga de la
hidrogenación.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la separación de
las fases se lleva a cabo a temperaturas que corresponden a la
temperatura de la descarga de la hidrogenación.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la separación de
las fases se lleva a cabo a una presión a la que se lleva a cabo la
hidrogenación, o hasta 50 bares inclusive por debajo de la
misma.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el disolvente se
elige entre el dióxido de carbono, el argón, el nitrógeno, los
hidrocarburos tales como el metano, el etano, el propano, el
butano, el iso-butano, el pentano y sus isómeros, el
ciclopentano, el hexano y sus isómeros, el ciclohexano, el heptano
y sus isómeros, los hidrocarburos aromáticos tales como el benceno,
el tolueno, los éteres tales como el dimetiléter, el metiletiléter,
el dietiléter, el dipropiléter, el metilpropiléter, el
metil-iso-propiléter, el
etilpropiléter, el
etil-iso-propiléter, el dibutiléter,
el metil-terc.-butiléter, el
metil-n-butiléter o el
metil-iso-butiléter, el
etil-n-butiléter o el
etil-iso-butiléter, el
propil-n-butiléter o el
propil-iso-butiléter, el
iso-propil-n-butiléter
o el
iso-propil-iso-butiléter.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el disolvente se
elige entre el dióxido de carbono, el argón, el nitrógeno, el
propano, el butano y sus isómeros, el iso-butano, el
pentano y sus isómeros, el dimetiléter y el dietiléter.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10 caracterizado porque la relación en
peso entre el disolvente y el producto de la hidrogenación está
comprendido entre 0,1 y 1.000.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se lleva a cabo
en continuo el procedimiento para la separación de los disolventes
junto con la hidrogenación catalítica conectada aguas arriba.
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