ES2336890T3 - Procedimiento para la obtencion de n-vinilpirrolidona pura. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la obtención de N-vinilpirrolidona pura a partir de productos en bruto que contienen N-vinilpirrolidona, que comprende un procedimiento de cristalización con una o con varias etapas, caracterizado porque la lejía madre de la primera etapa de cristalización se alimenta a una purificación por destilación.
Description
Procedimiento para la obtención de
N-vinilpirrolidona pura.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la obtención de
N-vinilpirrolidona pura a partir de productos en
bruto que contienen N-vinilpirrolidona.
Los homopolímeros y los copolímeros de la
N-vinilpirrolidona encuentran aplicación en muchos
sectores. Con frecuencia encuentran aplicación a título de
monómeros para la obtención de polímeros para productos cosméticos,
para el sector farmacéutico así como para la tecnología de los
artículos comestibles. En el sector que ha sido citado en último
lugar se plantean elevados requisitos con respecto a la pureza de la
N-vinilpirrolidona.
La N-vinilpirrolidona se prepara
a escala industrial por medio de la vinilación de la
2-pirrolidona con acetileno bajo presión en
presencia de catalizadores básicos tales como hidróxidos y
alcoholatos. El producto, obtenido después de la destilación,
contiene el producto valorizable por regla general en una cantidad
comprendido entre un 98 y un 99,9%, siendo la impureza principal la
2-pirrolidona. Al mismo tiempo el producto contiene
en pequeña cantidad también compuestos nitrogenados y compuestos de
tipo viniléter, que conducen en parte con ocasión de la
polimerización a la coloración de los productos y a la formación de
olores.
Para una pluralidad de aplicaciones se requiere
una N-vinilpirrolidona, que contenga menos de un
0,1% en peso de impurezas. Básicamente, puede alcanzarse un grado
de pureza de este tipo por medio de una destilación fraccionada.
Por esta vía sólo es posible con dificultad una separación de los
compuestos, que son responsables de la coloración del producto que
se observa con ocasión de la polimerización. Por consiguiente, la
destilación se combina frecuentemente con una elaboración por
extracción. En la publicación DE 37 36 603 se describe, por ejemplo,
la eliminación de tales impurezas con ayuda de intercambiadores de
iones.
Se conoce por la publicación WO 94/18166 la
purificación de la N-vinilpirrolidona por medio de
una cristalización fraccionada, que comprende varias etapas. En
este procedimiento se cristaliza una fusión subenfriada de la
N-vinilpirrolidona, se separan las lejías madre y el
cristalizado se somete como mínimo a otra etapa de cristalización.
La obtención del producto valorizable a partir de las lejías madre
se lleva a cabo así mismo por medio de una cristalización
fraccionada, que comprende varias etapas. El procedimiento, que es
conocido por la publicación WO 94/18166, está basado en el
principio de la contracorriente, según el cual se separa en cada
etapa de la cristalización el cristalizado del residuo de la
cristalización (lejía madre), el cristalizado se envía a la
siguiente etapa superior de cristalización y el residuo de la
cristalización (lejía madre) se envía a la siguiente etapa inferior
de cristalización. Naturalmente es elevado el coste de la
instalación para un procedimiento de cristalización de este tipo.
Por otra parte el procedimiento requiere mucho tiempo como
consecuencia de la pluralidad de las etapas de cristalización.
La publicación EP-A 767 169
describe así mismo un procedimiento de cristalización para la
purificación de la N-vinilpirrolidona, que se
diferencia del procedimiento, que es conocido por la publicación WO
94/18166, porque se inicia la cristalización de la
N-vinilpirrolidona a la temperatura de la
cristalización por medio de cristales de siembra en lugar de
llevarse a cabo por subenfriamiento de la fusión. También, en este
caso, se lleva a cabo la elaboración de la lejía madre de la
primera etapa de la cristalización por medio de una o de varias
etapas de cristalización en serie. Aún cuando, como consecuencia de
la mayor eficiencia, se requiere un número de etapas de
cristalización menor que en el caso del procedimiento de la
publicación WO 94/18166, también es realmente elevado el coste de
la instalación para este procedimiento.
La presente invención tiene como tarea
proporcionar un procedimiento para la obtención de la
N-vinilpirrolidona pura a partir de productos en
bruto que contienen N-vinilpirrolidona, que puede
ser realizado con un menor coste de la instalación y que
proporciona N-vinilpirrolidona de elevada pureza.
Por otra parte, el procedimiento debe poder ser incorporado
ventajosamente en un procedimiento continuo para la obtención de
N-vinilpirrolidona.
Esta tarea se resuelve por medio de un
procedimiento para la obtención de
N-vinilpirrolidona pura a partir de productos en
bruto que contienen N-vinilpirrolidona que comprende
un procedimiento de cristalización con una o con varias etapas,
caracterizado porque la lejía madre de la primera etapa de
cristalización se envía a una purificación por destilación.
El procedimiento, de conformidad con la
invención, para la purificación de la
N-vinilpirrolidona puede ser incorporado
básicamente tanto en un procedimiento discontinuo así como, también,
en un procedimiento continuo para la obtención de la
N-vinilpirrolidona. Es especialmente ventajoso
incorporar el procedimiento de purificación, de conformidad con la
invención, en un procedimiento de obtención continuo de la
N-vinilpirrolidona.
En el procedimiento, de conformidad con la
invención, se obtiene la N-vinilpirrolidona pura a
partir de un producto en bruto por medio de una cristalización del
producto en bruto, que puede llevarse a cabo en una o en varias
etapas. Evidentemente se prosigue la cristalización hasta que se
alcance una separación en una fase sólida, es decir cristalina,
enriquecida en N-vinilpirrolidona, y una fase
líquida, empobrecida en N-vinilpirrolidona (lejía
madre).
De conformidad con la invención, no se somete a
una elaboración adicional por cristalización a la lejía madre que
se obtiene con ocasión de la cristalización de la primera etapa de
cristalización, es decir de la etapa de cristalización a la que se
alimenta el producto en bruto que contiene la
N-vinilpirrolidona. Por el contrario, para la
elaboración de la lejía madre, ésta se alimenta a una purificación
por destilación, de manera preferente se alimenta a una
purificación combinada por extracción y por destilación.
En este caso, se entenderá por una purificación
por destilación una destilación fraccionada con una o con varias
etapas, en la que se separan del producto valorizable, los
denominados productos de bajo punto de ebullición a partir de la
lejía madre, es decir los compuestos con una presión de vapor mayor
que la de la N-vinilpirrolidona, y los denominados
productos de bajo punto de ebullición, es decir los compuestos con
una presión de vapor menor que la de la
N-vinilpirrolidona, de manera especial la
2-pirrolidona propiamente dicha. De manera
preferente, se lleva a cabo esta purificación por destilación en
forma de destilación en vacío. Las temperaturas de la destilación
se encuentran situadas por regla general en el intervalo comprendido
entre 50 y 150ºC y, de manera especial, se encuentran situadas en
el intervalo comprendido entre 80 y 120ºC a una presión comprendida
entre 1 y 100 Torr y, de manera especial, comprendida entre 5 y 20
Torr. Los productos de bajo punto de ebullición, que se obtienen en
este caso, especialmente las fracciones que contienen
2-pirrolidona, pueden reciclarse hasta el proceso
de obtención propiamente dicho a través de una destilación en bruto
o directamente. De manera preferente, se combina la purificación
por destilación con una purificación por extracción.
En una configuración especialmente preferente
del procedimiento de conformidad con la invención se subdivide el
producto en bruto que debe ser purificado en dos corrientes
parciales T1 y T2. La corriente parcial T1 se envía a la
cristalización. La corriente parcial T2 se somete a una elaboración
por destilación, tal como se ha descrito precedentemente.
La lejía madre, que se obtiene con ocasión de la
elaboración por cristalización puede enviarse a la corriente
parcial T2. A través de la corriente parcial T2 se envía la lejía
madre a continuación a la elaboración por destilación. Esta forma
de proceder tiene, por un lado, la ventaja de que pueden prepararse
específicamente productos con calidades diferentes de acuerdo con
las necesidades y con las exigencias planteadas a la
N-vinilpirrolidona. Por otra parte, esta forma de
proceder posibilita la incorporación sencilla de un procedimiento
para la obtención de una N-vinilpirrolidona de
elevada pureza por medio de una cristalización en un procedimiento
de obtención en continuo, ya existente, en el cual se lleve a cabo
la purificación por medio de etapas de destilación. Por otra parte,
este procedimiento posibilita la incorporación sencilla de la lejía
madre reciclada procedente del proceso de cristalización en un
concepto de elaboración por destilación ya existente. De este modo
se elimina una elaboración costosa de la lejía madre. Por otra
parte, la lejía madre puede ser reciclada en parte hasta la
corriente T1.
El producto en bruto, que contiene
N-vinilpirrolidona, que es alimentado a la
cristalización en el procedimiento de conformidad con la invención,
no está sometido en sí mismo a ningún tipo de limitación. De manera
preferente, el producto en bruto, que contiene
N-vinilpirrolidona, no contiene más de un 20% en
peso, de manera preferente no contiene más de un 10% en peso y, de
manera especial, contiene entre un 0,3 y un 2% en peso de
2-pirrolidona y no contiene más de un 1% en peso y,
de manera especial, no contiene más de un 0,1% en peso de impurezas
de bajo punto de ebullición y/o cromóforas. Tales productos en bruto
se obtienen por regla general por medio de una elaboración por
destilación (destilación en bruto) de la corriente de producto que
se obtiene en la obtención de la
N-vinilpirrolidona. De manera preferente se lleva a
cabo la destilación en bruto en forma de una destilación en vacío,
en la que el producto valorizable constituido por la
N-vinilpirrolidona se separa por destilación a
través de la cabeza y una gran parte de la
2-pirrolidona se separa como producto de cola. Este
último se recicla por regla general hasta el proceso de
obtención.
La cristalización propiamente dicha del producto
en bruto, que contiene N-vinilpirrolidona, puede
llevarse a cabo de manera análoga a la de los procedimientos
conocidos de cristalización. Los procedimientos adecuados de
cristalización son conocidos, por ejemplo, por la publicación US
5,329,021, por la publicación DE-A 26 06 364, por
la publicación DE-A 17 69 123 y por la publicación
EP-A 475 893. Para llevar a cabo la cristalización
se transfiere el producto en bruto, que debe ser purificado, por
regla general hasta un cristalizador y se separa por cristalización
una parte de la N-vinilpirrolidona por medio de un
enfriamiento del producto en bruto. La lejía madre, que contiene
N-vinilpirrolidona, obtenida en este caso, se separa
y se somete a las medidas que han sido indicadas en la
reivindicación 1. De manera preferente, la cristalización se
prolonga hasta que se haya separado por cristalización, al menos,
un 5% en peso y, de manera preferente, al menos un 20% en peso de
la N-vinilpirrolidona, que está contenida en el
producto en bruto alimentado a la cristalización. Por regla
general, no se separa por cristalización más de un 95% en peso, de
manera especial no se separa por cristalización más de un 80% en
peso de la N-vinilpirrolidona, que está contenida en
el producto en bruto con objeto de conseguir un efecto de
purificación suficiente.
El cristalizador, que es empleado en el
procedimiento de conformidad con la invención, no está sometido a
ningún tipo de limitación. Se han revelado como especialmente
adecuados aquellos cristalizadores cuya función esté basada en la
formación de cristales sobre superficies enfriadas. Dichos
procedimientos de cristalización son denominados también como
cristalización estratificada. Los aparatos adecuados están descritos
en la publicación DE-OS 17 69 123,
en la publicación DE-OS 26 06 364, en la publicación EP-A 218 545, en la publicación EP-A 323 377, en la publicación CH 645278, en la publicación FR 2668946 y en la publicación US 3,597,164.
en la publicación DE-OS 26 06 364, en la publicación EP-A 218 545, en la publicación EP-A 323 377, en la publicación CH 645278, en la publicación FR 2668946 y en la publicación US 3,597,164.
Para la cristalización estratificada se pone en
contacto el producto en bruto, que contiene la
N-vinilpirrolidona, con la superficie enfriada del
intercambiador de calor. En este caso se enfrían las superficies
intercambiadoras de calor del cristalizador preferentemente a
temperaturas que pueden encontrarse hasta 40 K por debajo de la
temperatura de fusión de la N-vinilpirrolidona en el
producto en bruto. Cuando se alcanza el grado de cristalización
deseado se concluye el proceso de enfriamiento y se descarga la
lejía madre líquida, por ejemplo por medio de una descarga por
bombeo o por medio de una evacuación. El aislamiento de la
N-vinilpirrolidona cristalizada, purificada, se
lleva a cabo por regla general por medio del calentamiento de las
superficies intercambiadoras de calor hasta una temperatura situada
por encima de la temperatura de fusión de la
N-vinilpirrolidona, obteniéndose en forma de fusión
la N-vinilpirrolidona purificada y aislándose como
tal. En caso dado se lleva a cabo como paso previo al aislamiento
de la N-vinilpirrolidona purificada, además otra
etapa de purificación.
Como etapa de purificación adicional puede
llevarse a cabo, por ejemplo, una exudación de la capa cristalina
depositada sobre las superficies intercambiadoras de calor. En este
caso se aumenta algo la temperatura de la capa cristalina, con lo
que se separa por fusión la zona más impurificada de la capa
cristalina y de este modo se consigue un efecto de purificación
adicional. El producto de la exudación se envía a continuación a la
lejía madre y se elabora ulteriormente con la misma. Así mismo puede
tratarse la capa cristalina con un líquido de purificación, por
ejemplo con una fusión de la N-vinilpirrolidona
purificada.
La temperatura del producto en bruto, necesaria
para la cristalización estratificada en el cristalizador depende de
su composición. El límite superior está constituido naturalmente por
la temperatura a la que se encuentre en equilibrio la
N-vinilpirrolidona, ya cristalizada, con la
N-vinilpirrolidona, que está contenida en la lejía
madre (temperatura de equilibrio). De conformidad con la composición
del producto en bruto, la temperatura de equilibrio se encuentra
situada en el intervalo comprendido entre +14,4 y -6ºC.
Evidentemente, para la cristalización pueden ser empleadas
temperaturas incluso inferiores. Sin embargo, se evitan de manera
preferente fusiones demasiado subenfriadas de tal manera que la
temperatura empleada para la cristalización del producto en bruto,
de manera preferente, no se encuentre más de 5ºC, de manera especial
no se encuentre más de 2ºC por debajo de la temperatura de
equilibrio. De forma típica, la temperatura del producto en bruto se
encuentra situada durante la cristalización estratificada en el
intervalo comprendido entre -10 y +14,4ºC y, de manera
especialmente preferente, se encuentra situada en el intervalo
comprendido entre -5 y +14ºC.
Ha revelado ser ventajoso llevar a cabo la
cristalización estratificada en presencia de cristales de siembra.
El empleo de cristales de siembra en la cristalización de la
N-vinilpirrolidona es básicamente conocido por la
publicación EP-A 767 169 de tal manera que se hace
referencia a esta publicación a este respecto en toda su extensión.
De manera preferente, se trabaja en este caso de tal manera, que
como paso previo a la cristalización se cubren con una capa de
siembra constituida por N-vinilpirrolidona aquellas
superficies del cristalizador a partir de las cuales crezcan los
cristales durante la cristalización. Los cristales de siembra pueden
ser obtenidos tanto a partir del producto en bruto, que debe ser
purificado, así como, también, a partir de una fusión de la
N-vinilpirrolidona purificada. A título de ejemplo
pueden generarse cristales de siembra sobre las superficies del
cristalizador, sobre las que deban tener lugar el crecimiento de los
cristales generándose sobre estas superficies una película en
fusión que contenga N-vinilpirrolidona y enfriándose
dicha película, por ejemplo por enfriamiento hasta una temperatura
situada por debajo de la temperatura de fusión. De manera
preferente, la generación de los cristales de siembra se lleva a
cabo por medio de la aplicación de una película constituida por una
suspensión de cristales de N-vinilpirrolidona en una
fusión de N-vinilpirrolidona y, a continuación,
enfriamiento de esta película. En este caso, el enfriamiento se
lleva a cabo, de manera preferente, a una temperatura situada en el
intervalo de la temperatura de equilibrio.
Una suspensión de este tipo puede ser generada
por medio de una separación por enfriamiento de una pequeña
cantidad de cristales por medio de un subenfriamiento a partir del
producto en bruto o de una fusión de la
N-vinilpirrolidona purificada. A título de ejemplo,
pueden ser separados por enfriamiento cristales en refrigeradores
rascadores o en cubas con agitación con agitadores que recorren las
paredes, por medio de un enfriamiento indirecto a partir de una
fusión que contenga N-vinilpirrolidona (producto en
bruto o fusión de vinilpirrolidona purificada), cuyos cristales son
suspendidos en la fusión con ayuda de elementos raspadores sobre las
paredes enfriadas. Los cristales de siembra pueden ser generados
también directamente en la fusión, refrigerándose la fusión bien
por medio del cristalizador o por medio de elementos que pueden
enfriarse, que están montados en el cristalizador (por ejemplo
dedos de enfriamiento o tramos de enfriamiento) hasta una
temperatura situada por debajo de la temperatura de fusión. De
manera preferente se generan los cristales de siembra en una
cantidad comprendida entre 0,1 y 700 g/kg de fusión y, de manera
especial, en el intervalo comprendido entre 1 y 300 g/kg de
fusión.
En una configuración preferente de la
cristalización estratificada se dispone la suspensión sobre las
superficies del cristalizador cargándose el cristalizador con la
suspensión y vaciándose a continuación. Tras el vaciado permanece
una capa de suspensión sobre las superficies del cristalizador que
se congelan a continuación, de manera preferente en el intervalo de
su temperatura de equilibrio.
La cristalización sobre las superficies de
enfriamiento puede llevarse a cabo como procedimiento dinámico o
como procedimiento estático. De manera preferente encuentran
aplicación los procedimientos dinámicos. Los procedimientos
estáticos han sido descritos, por ejemplo, en la publicación US
3,597,164, en la publicación EP 323 377 y en la publicación FR
2668946, a las cuales se hace aquí referencia. En el caso de los
procedimientos estáticos tiene lugar un intercambio de materia en
la fase líquida únicamente por medio de una convección libre
(fusión en reposo).
En el caso de los procedimientos dinámicos de la
cristalización se mantiene bajo un movimiento de flujo al producto
en bruto, que debe ser cristalizado. Esto puede llevarse a cabo por
medio de un flujo forzado en intercambiadores de calor recorridos
en su totalidad, tal como por ejemplo se ha descrito en la
publicación DE 26 06 364, o por medio del aporte de una película en
forma de lluvia fina sobre una pared enfriada, como se ha descrito
por ejemplo en la publicación DE-AS 1 769 123 y en
la publicación EP-A 218 545, o por medio de
superficies de enfriamiento en movimiento tales como cilindros de
enfriamiento o cintas de enfriamiento. De manera preferente,
cristalización estratificada dinámica se lleva a cabo la en
intercambiadores de calor recorridos en su totalidad, por ejemplo
en tubos o en haces tubulares enfriados desde el exterior.
En el caso de los procedimientos de
cristalización estratificada dinámicos, especialmente aquellos que
se llevan a cabo en intercambiadores de calor recorridos en su
totalidad, se procede, por regla general, de tal manera, que el
producto en bruto se pone en contacto con las superficies
intercambiadoras de calor enfriadas, que contiene la
N-vinilpirrolidona, en caso dado después de la
aplicación de la capa de cristales de siembra sobre las superficies
intercambiadoras de calor del cristalizador, por ejemplo dejándose
fluir el producto en bruto a través de los tubos enfriados del
cristalizador. En este caso, la N-vinilpirrolidona
se separa por cristalización a partir del producto en bruto al
menos en parte. Por regla general, este proceso se interrumpe
cuando aún sea posible todavía un flujo suficiente de la fusión a
través del intercambiador de calor, como consecuencia de la
cantidad separada por cristalización de la
N-vinilpirrolidona. Con esta finalidad, se separa
la fase líquida (lejía madre) y se aísla a continuación la
N-vinilpirrolidona cristalizada en la forma que ha
sido descrita precedentemente, por ejemplo calentándose las
superficies intercambiadoras de calor, en caso dado, después de
otra etapa de purificación, hasta una temperatura situada por encima
de la temperatura de fusión de la
N-vinilpirrolidona. Este proceso puede ser repetido
varias veces hasta que se separe por cristalización a partir del
producto en bruto la cantidad deseada de
N-vinilpirrolidona.
De igual modo, la cristalización puede llevarse
a cabo como cristalización en suspensión como alternativa a la
cristalización estratificada. En el caso de la cristalización en
suspensión se forman cristales individuales en la masa por
disipación de calor en el producto en bruto líquido, que contiene la
N-vinilpirrolidona. La suspensión de cristales,
obtenida en este caso, se mueve durante el procedimiento de
cristalización en suspensión, para lo cual es especialmente
adecuada una recirculación por bombeo o una agitación. En este caso
no se requiere, e incluso es indeseable, una adherencia de los
cristales sobre las superficies intercambiadoras de calor. La
cristalización en suspensión pertenece naturalmente a los
procedimientos de cristalización dinámicos, puesto que el producto
en bruto se mueve durante la cristalización. En lo que se refiere a
las temperaturas del producto en bruto, que son necesarias para la
cristalización de la N-vinilpirrolidona, es válido
lo que ya ha sido dicho precedentemente.
En el caso de la cristalización en suspensión se
lleva a cabo la disipación del calor por regla general por medio de
un enfriamiento indirecto, por ejemplo por medio de refrigeradores
rascadores, que están conectados con una cuba con agitador o con un
recipiente sin mecanismo agitador. La recirculación de la suspensión
de los cristales se garantiza en este caso por medio de una bomba.
Por otra parte existe también la posibilidad de disipar los calores
a través de las paredes de la cuba con agitador con agitadores que
recorran las paredes. Para la disipación del calor es adecuado
también el empleo de cristalizadores con discos de enfriamiento,
como los que son fabricados, por ejemplo, por la firma GMF (Gouda en
Holanda). Evidentemente el calor puede ser disipado también por
medio de un enfriamiento con ayuda de intercambiadores de calor
tradicionales (preferentemente intercambiadores de calor de haces
tubulares o de placas). En este caso se produce desde luego la
formación de capas de cristales sobre las superficies de
transferencia de calor en contra de lo que ocurre en el caso de las
medidas para la disipación de calor que han sido citadas
precedentemente. Cuando se alcance, durante el funcionamiento, un
estado en el que adquiera un valor muy elevado la resistencia a la
transmisión del calor a través del encostrado, se llevará a cabo la
conmutación a un segundo intercambiador de calor. Durante el tiempo
de funcionamiento del segundo intercambiador de calor se regenera
entonces el primer intercambiador de calor, por ejemplo por medio
de una eliminación por fusión de la capa de cristales. Cuando en el
segundo intercambiador de calor se alcance una resistencia a la
transmisión del calor demasiado elevada, se conmutará de nuevo al
primer intercambiador de calor. Esta medida puede llevarse a cabo de
manera alternativa incluso con más de dos intercambiadores de
calor. Una disipación del calor puede llevarse a cabo también por
medio de una evaporación parcial convencional del producto en bruto
en vacío.
La separación del cristalizado enriquecido en
N-vinilpirrolidona, que se obtiene con ocasión de la
cristalización en suspensión, de la lejía madre empobrecida se
consigue de conformidad con los procedimientos conocidos con esta
finalidad correspondientes a la separación
sólido-líquido, por ejemplo por medio de una
filtración, de una sedimentación y/o de una centrifugación. Cuando
el cristalizado se encuentre en reposo podrá eliminarse también la
lejía madre dejándola que se escurra. En el caso de una filtración,
de una sedimentación o de una centrifugación se lleva a cabo de
manera preferente como paso previo un espesamiento inicial de la
suspensión, por ejemplo por medio de hidrociclones. Para la
centrifugación son adecuados todas las centrífugas conocidas que
trabajen de manera discontinua o de manera continua. De manera
especialmente ventajosa, se emplean centrífugas de cizallamiento,
que pueden hacerse trabajar en una o en varias etapas. Por otra
parte también son adecuadas las centrífugas tamizadoras de husillo
o las centrífugas de descarga de husillo (decantadores). La
filtración se lleva a cabo, por regla general, por medio de nutchas
de filtración, que pueden hacerse trabajar de manera continua o de
manera discontinua, con o sin mecanismo agitador, o por medio de
filtros de banda. La filtración puede llevarse a cabo bajo presión
o en vacío.
Durante y/o después de la separación
sólido-líquido pueden estar previstas otras etapas
del procedimiento para aumentar la pureza de los cristales o bien
de la torta de los cristales. De manera preferente se lleva a cabo
un lavado en una o en varias etapas y/o una exudación en una o en
varias etapas de los cristales o de la torta de cristales tras la
separación de los cristales de la lejía madre. Como líquido para el
lavado se emplea de manera preferente la
N-vinilpirrolidona líquida, cuya pureza se encuentre
por encima de la de la lejía madre. El lavado puede llevarse a cabo
en los aparatos usuales para esta finalidad, por ejemplo en
centrífugas o en nutchas de filtración o en filtros de banda. El
lavado puede llevarse a cabo en una o en varias etapas,
conduciéndose el líquido para el lavado preferentemente a
contracorriente con respecto a la torta de cristales. En el caso de
una cristalización con varias etapas se empleará de manera
especialmente adecuada como líquido para el lavado del cristalizado
de una etapa de cristalización correspondiente, la alimentación de
la misma etapa de cristalización. De manera preferente, la relación
másica entre el líquido para el lavado y el cristalizado se
encuentra situada en el intervalo comprendido entre 0,1 y 1, de
manera especialmente preferente se encuentra situada en el
intervalo comprendido entre 0,2 y 0,6 kg de líquido de lavado por kg
de cristalizado.
De manera especialmente preferente, se lleva a
cabo una purificación del cristalizado, en el caso de la
cristalización en suspensión, por medio de la realización del
lavado que ha sido descrita precedentemente, de manera especial en
centrífugas o en filtros de banda. Evidentemente es posible también
una realización combinada de los procesos de lavado y de exudación
en un aparato.
Para la purificación del cristalizado, que se
obtiene en el caso de la cristalización en suspensión, se emplean
de manera preferente columnas de lavado, a través de las cuales se
conduce a contracorriente con respecto a un líquido para el lavado
el cristalizado, por regla general después de un compactado previo
por ejemplo por medio de una filtración o de una sedimentación,
pudiéndose trabajar de manera continua o de manera discontinua.
Como líquido para el lavado se emplea de manera preferente una
fusión del cristalizado ya purificado. El transporte de los
cristales a contracorriente con respecto al sentido de flujo puede
llevarse a cabo de manera usual, por ejemplo por medio de la fuerza
de la gravedad, preferentemente por medio de un transporte mecánico
o por medio de fuerzas hidráulicas (por ejemplo pérdidas de presión
del flujo durante el recorrido del aglomerado cristalino).
Todos los procedimientos de cristalización
precedentes pueden ser realizados de manera continua o de manera
discontinua.
La cristalización estratificada dinámica, que es
preferente, se lleva a cabo, de manera preferente de manera
discontinua, de manera especial cuando se lleve a cabo en
intercambiadores de calor recorridos en su totalidad, tal como se
ha descrito precedentemente. Sin embargo es posible sin más una
incorporación en un procedimiento de obtención continuo, por
ejemplo con ayuda de recipientes para el almacenamiento provisional
del producto en bruto o por medio de modificaciones de la relación
entre las corrientes parciales T1 y T2.
La N-vinilpirrolidona
purificada, que se obtiene en la primera etapa de cristalización,
puede someterse en caso deseado a otras etapas de cristalización,
como las que han sido descritas por ejemplo en la publicación
EP-A 767 169. A este respecto se hace referencia a
la divulgación de esta publicación.
La N-vinilpirrolidona
purificada, que se obtiene en la cristalización, contiene, por regla
general, menos de un 0,7% en peso, de manera especial menos de un
0,1% en peso y, de manera especialmente preferente, menos de un
0,05% en peso de impurezas. La N-vinilpirrolidona,
obtenida de este modo, cumple con las exigencias como las que son
planteadas en el sector de la industria de los artículos comestibles
o en el sector farmacéutico.
La figura 1 representa esquemáticamente la
incorporación de la cristalización de conformidad con la invención
en un procedimiento de obtención en continuo ya existente para la
N-vinilpirrolidona con elaboración por
destilación:
Se hacen reaccionar
2-pirrolidona (corriente 01) y acetileno (corriente
02) en presencia de un catalizador, por ejemplo de un hidróxido de
metal alcalino, en un reactor (1) bajo presión, por ejemplo entre 10
y 25 bares, a temperatura elevada, por ejemplo entre 145 y 170ºC.
La corriente de producto que contiene
N-vinilpirrolidona, obtenida en este caso, se
separa por medio de una destilación (2) en una fracción (22), que
contiene 2-pirrolidona, en una fracción (23) de
productos de elevado punto de ebullición y en un producto en bruto
(21), que contiene la N-vinilpirrolidona. La
fracción (22) se recicla hasta el proceso de obtención (1). El
producto en bruto (21), que contiene la
N-vinilpirrolidona, se separa en una corriente
parcial (211) y en una corriente parcial (212). La corriente
parcial (211) se somete a una cristalización en un cristalizador (3)
y se separa en un producto (31), purificado por medio de una
cristalización, y en la lejía madre. La lejía madre se recicla
hasta el proceso de obtención en una forma de realización del
procedimiento que no corresponde a la invención, preferentemente se
recicla por delante de la destilación (2) (corriente (34)) y/o por
delante de la cristalización (3) (corriente (34a)). En otra forma
de realización de conformidad con la invención, la lejía madre puede
combinarse con la corriente parcial (212) y puede enviarse a una
elaboración (4) por destilación (corriente (34b)). En este caso se
obtiene una fracción, que contiene 2-pirrolidona,
que se recicla total o parcialmente a la destilación (2) (corriente
(42a)) y/o a la obtención (1) (corriente (42b)), así como
N-vinilpirrolidona (41) pura. Ambas variantes de
elaboración para la lejía madre pueden llevarse a cabo en paralelo
(por ejemplo corrientes (34) y (34b)).
Con ayuda del procedimiento de conformidad con
la invención puede obtenerse de manera sencilla
N-vinilpirrolidona en dos calidades de producto,
pudiéndose adaptar a las necesidades de manera sencilla la relación
cuantitativa a través de la relación cuantitativa de las corrientes
parciales T1/T2. La N-vinilpirrolidona que se
obtiene en la cristalización contiene, por regla general, menos de
un 0,1% en peso de impurezas. Por medio de una cristalización en
varias etapas pueden obtenerse calidades del producto con menos de
100 ppm de impurezas. En el caso de la elaboración por destilación
se obtienen calidades del producto con menos de un 0,5% en peso, de
manera especial con menos de un 0,1% en peso de impurezas.
Claims (8)
1. Procedimiento para la obtención de
N-vinilpirrolidona pura a partir de productos en
bruto que contienen N-vinilpirrolidona, que
comprende un procedimiento de cristalización con una o con varias
etapas, caracterizado porque la lejía madre de la primera
etapa de cristalización se alimenta a una purificación por
destilación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el producto en bruto, que contiene
N-vinilpirrolidona, se subdivide en dos corrientes
parciales T1 y T2, enviándose la corriente parcial T1 a una
cristalización y la corriente parcial T2 a una purificación por
destilación.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la lejía madre de la primera etapa de
cristalización se envía a la corriente parcial T2.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se emplea un producto en bruto, que
contiene N-vinilpirrolidona, que ha sido obtenido
por medio de una purificación por destilación (destilación en bruto)
de la corriente de producto que contiene
N-vinilpirrolidona del proceso de obtención.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
cristalización se lleva a cabo en una sola etapa.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la cristalización se lleva a cabo hasta
un grado de cristalización situado en el intervalo comprendido
entre el 5 y el 95%.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
cristalización se lleva a cabo en presencia de cristales de siembra
de N-vinilpirrolidona.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
cristalización se lleva a cabo según un procedimiento de
cristalización dinámico.
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