ES2449915T3

ES2449915T3 - Métodos y dispositivos para la producción de disoluciones acuosas de cianopiridinas

Info

Publication number: ES2449915T3
Application number: ES10768872.3T
Authority: ES
Inventors: Anton Zenklusen; Daniel Pianzola
Original assignee: Lonza AG
Current assignee: Lonza AG
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2014-03-21
Anticipated expiration: 2030-10-12
Also published as: EP2319834A1; US9155977B2; EP2488499B1; HK1169406A1; MX2012004464A; WO2011045015A1; EA201200596A1; US20140140901A1; CN102648181A; KR20120087150A; KR101775887B1; AU2010306144A1; JP2013507406A; CN102648181B; CA2775025C; IN2012DN02614A; DK2488499T3; EA020721B1; CA2775025A1; BR112012012143A2

Abstract

Método para la producción de una cianopiridina, en el que: (A) se produce un producto de reacción gaseoso que comprende la cianopiridina en un reactor (1), (B) se extingue el producto de reacción gaseoso con agua en una columna (2) y se obtiene una fase gaseosa, en laque al menos una parte de la cianopiridina está agotada, (C) se transfiere la fase gaseosa a un condensador (7), en el que se obtiene un condensado, y en la fase gaseosa almenos una parte del agua está agotada, (D) se hace pasar la fase gaseosa del condensador (7) a través de al menos un intercambiador (9) de calor.

Description

Métodos y dispositivos para la producción de disoluciones acuosas de cianopiridinas

La invención se refiere a métodos y dispositivos para la producción de cianopiridinas a partir de alquilpiridinas.

Antecedentes de la invención

Las cianopiridinas son materiales de partida importantes para la producción de productos intermedios farmacéuticos y de otros compuestos. La 3-metilpiridina (3-picolina) es un producto intermedio en la producción industrial de nicotinamida y ácido nicotínico, que es una vitamina esencial del complejo de vitamina B (vitamina B3).

En la técnica se conocen métodos para la producción de cianopiridinas a partir de metilpiridinas. Comúnmente, se oxidan las cianopiridinas en presencia de un catalizador con amoníaco y oxígeno. El procedimiento se denomina “amoxidación” o “amonólisis oxidativa”. Se conocen diversos catalizadores, que comprenden combinaciones específicas de componentes catalíticos, que pueden estar recubriendo materiales portadores.

El documento WO 03/022819 da a conocer métodos para la producción de nitrilos heteroaromáticos mediante amoxidación de las correspondientes piridinas sustituidas con alquilo. Los métodos y catalizadores para amonólisis oxidativa de alquilpiridinas también se dan a conocer en el documento WO 95/32055.

Tras la reacción de amoxidación, se obtiene una mezcla gaseosa, que comprende cianopiridina, amoníaco, metilpiridinas residuales, productos secundarios tales como piridina y gases de la corriente de reacción, tales como oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y agua. Por lo tanto, es necesario aislar la cianopiridina de esta mezcla. En la técnica se conocen diversos métodos para separar el producto de los otros componentes.

En la técnica se conocen métodos para aislar la cianopiridina, en los que la cianopiridina se extingue o se extrae con un disolvente orgánico.

El documento US 2.861.999 da a conocer un método para obtener cianopiridina a partir de un producto de reacción, en el que se hace pasar el producto de reacción a través de un condensador enfriado con agua, una trampa de hielo seco y un filtro de lana de vidrio y se extrae en un recolector usando un solvente inerte tal como benceno. La extracción con benceno como agente de extinción también se da a conocer en el documento US 3.929.811. Sin embargo, el uso de agentes de extinción orgánicos es desventajoso, debido a que disolventes orgánicos tales como el benceno son relativamente costosos, tóxicos e inflamables a temperaturas elevadas. Además, los métodos de extinción son a menudo complicados y requieren de una gran cantidad de etapas en el procedimiento.

Con el fin de superar los problemas asociados con la extinción con disolventes orgánicos, se han desarrollado métodos en la técnica en los que no es necesario el uso de un disolvente orgánico. El documento CN 101045706 A da a conocer un método en el que el producto gaseoso obtenido a partir de la reacción de amoxidación se pone en contacto con una disolución acuosa circulante en dos torres de absorción, con el fin de obtener una disolución acuosa de 3-cianopiridina. Ya que la cianopiridina se hidrolizada hasta ácido nicotínico a elevadas temperaturas y a una concentración alta, es necesario controlar la concentración de 3-cianopiridina en las torres de absorción y en el producto por debajo del 10% en peso. Además, es necesario controlar la temperatura de la disolución acuosa circulante, y por lo tanto la temperatura en las dos torres absorbentes, por debajo de 50ºC, preferiblemente entre 15 y 30ºC. Cuando se escoge una concentración y temperatura tan bajas, se recupera más del 95% del producto. Sin embargo, la concentración del producto en la disolución final es relativamente baja y sería deseable obtener el producto con una concentración más alta. Además, la pérdida del 5% de cianopiridina por hidrólisis es aún relativamente alta. El producto gaseoso, del que se separó la cianopiridina, no se reutiliza en el procedimiento y el procedimiento requiere de al menos dos torres de absorción. Por razones de eficacia y también por razones ambientales, sería deseable hacer uso adicional del producto gaseoso.

En general, el manejo de la fase gaseosa obtenida en la producción de cianopiridinas es problemática, debido a que tienden a acumularse depósito sólidos en los dispositivos. Por tanto, especialmente la reutilización de tales fases gaseosas después del agotamiento de las cianopiridinas es problemática. Después de la formación de depósitos en las tuberías y en otras partes de la planta de procesamiento, se puede reducir la transferencia de gases. La uniformidad del procedimiento no puede mantenerse y se disminuye la eficacia. Los dispositivos tienen que limpiarse de manera que se pierde tiempo y eficacia, durante lo cual el procedimiento debe ser interrumpido.

Problema fundamental de la invención

El problema fundamental de la invención es proporcionar un método para la preparación de cianopiridinas, que supere las desventajas mencionadas anteriormente.

Específicamente, el problema fundamental de la invención es el de proporcionar un método mejorado para la preparación de cianopiridinas, en el que se separan las cianopiridinas de una mezcla gaseosa en una forma eficiente. El procedimiento será aplicable con agua y un solvente. El procedimiento no se verá afectado negativamente por depósitos en el dispositivo. Por tanto, no será necesario, o al menos solo en raras ocasiones, interrumpir el procedimiento para eliminar depósitos.

Otro problema fundamental de la invención es proporcionar un método para la preparación de cianopiridinas, que puede llevarse a cabo en un procedimiento circular y cerrado. Específicamente, al menos una parte de la fase gaseosa y de la fase acuosa debe reutilizarse en el procedimiento y circular.

La invención proporcionará un procedimiento y un dispositivo relativamente sencillos para la preparación de cianopiridinas a partir de una mezcla gaseosa. El procedimiento y el dispositivo permitirán la purificación de cianopiridinas con un bajo nivel de productos residuales y por lo tanto de una manera ambientalmente aceptable. Las cianopiridinas se obtendrán con alto rendimiento. La hidrólisis de la cianopiridina durante el procedimiento se mantendrá en un nivel bajo.

Descripción de la invención

Sorprendentemente, el problema fundamental de la invención se resuelve mediante los métodos y dispositivos según las reivindicaciones. Además, se describen realizaciones de la invención a lo largo de toda la descripción.

El objetivo de la invención es un método para la producción de una cianopiridina, en el que:

(A): se produce un producto de reacción gaseoso que contiene la cianopiridina en un reactor,

(B): se extingue el producto de reacción gaseoso con agua en una columna y se obtiene una fase gaseosa, en la que al menos una parte de la cianopiridina está agotada,

(C): se transfiere la fase gaseosa a un condensador, en el que se obtiene un condensado, y en la fase gaseosa al menos una parte del agua está agotada,

(D): la fase gaseosa del condensador se hace pasar a través de al menos un intercambiador de calor.

Sin limitarse a ninguna teoría particular, se asume que el problema de depósitos sólidos observado está al menos en parte relacionado con la formación de una niebla durante el enfriamiento y la extinción de una fase gaseosa, que contiene componentes condensables. Una niebla consiste en gotas de líquido muy pequeñas, que resultan de la condensación y de la etapa de extinción. Tales gotas pequeñas difícilmente pueden separarse de la fase gaseosa por medio de fuerzas gravitacionales e inerciales. Por lo tanto, la corriente gaseosa transporta las gotas desde los dispositivos de extinción y condensación hasta las tuberías y equipos posteriores. Las gotas consisten en componentes condensables tales como agua, cianopiridina, amoníaco y otros. Ésta es una composición ideal para la formación de nicotinamida y ácido nicotínico. Si las gotas se ponen en contacto con las paredes de las tuberías y de los equipos y la saturación de agua de la fase gaseosa circundante disminuye debido a un cambio de temperatura y/o de presión, se evaporará el agua. Como resultado, la nicotinamida y el ácido nicotínico, que no son volátiles, permanecen como depósitos sólidos sobre las paredes de las tuberías y de los equipos. Después de la formación de los depósitos en las tuberías y en otras partes de la planta de procesamiento, puede reducirse la transferencia de gases. No puede mantenerse la uniformidad del procedimiento y disminuye la eficacia. Se deben limpiar los dispositivos de manera que se consume tiempo y trabajo durante lo cual tiene que interrumpirse el procedimiento.

Puesto que la síntesis química de nicotinamida y de ácido nicotínico se produce únicamente en la fase líquida pero no en la fase gaseosa, el procedimiento y el dispositivo de la invención eliminan la niebla después de la etapa de condensación mediante el calentamiento de la fase gaseosa para evaporar las gotas, antes de que se produzca la síntesis de nicotinamida y de ácido nicotínico en cantidades significativas. Como resultado, se detiene la formación de nicotinamida y de ácido nicotínico y se inhibe la formación de depósitos sólidos o al menos se disminuye significativamente.

El gas del condensador se calienta en un intercambiador común de calor. Un intercambiador de calor es un dispositivo para transferir el calor desde un medio a otro, mediante lo cual se separan los medios por medio de una pared sólida, de tal manera que no pueden mezclarse. En el al menos un intercambiador de calor utilizado en la etapa (D) de la invención, se calienta la fase gaseosa del condensador hasta una temperatura de 80ºC a 350ºC, preferiblemente de entre 90 y 200ºC, más preferiblemente entre 100ºC y 130ºC. Se produce una transición de la fase gaseosa húmeda hasta una fase gaseosa seca dentro del intercambiador de calor. Durante esta transición, se pueden formar depósitos sólidos. Preferiblemente, se depositan ácido nicotínico y nicotinamida y se acumulan en el intercambiador de calor. Preferiblemente se utiliza un intercambiador de calor común de carcasa/tubos, pero también

es adecuado cualquier otro tipo de intercambiador calor.

La fase gaseosa que sale del condensador debe ser transferida al intercambiador de calor tan pronto como sea posible con el fin de evitar la formación de nicotinamida y de ácido nicotínico. Preferiblemente, se transfiere la fase gaseosa desde el condensador hasta el al menos un intercambiador calor en menos de 2 minutos, preferiblemente menos de un minuto o menos de 30 segundos. Se prefiere que la conexión entre el condensador y el al menos un intercambiador de calor sea tan corta como sea posible. Preferiblemente, no están presentes dispositivos para el tratamiento de la fase gaseosa entre el condensador y el intercambiador de calor. Sin embargo, pueden estar presentes dispositivos de control, por ejemplo para controlar el flujo, la temperatura o la presión.

Preferiblemente, la temperatura del gas que sale del condensador es al menos de 50ºC, más preferiblemente al menos de 80ºC por debajo de la temperatura del gas que sale del intercambiador de calor.

Preferiblemente, las temperaturas del condensador y del intercambiador de calor, se ajustan dependiendo de la prisión. Como un experto en la técnica sabe, las temperaturas para condensar el agua en el condensador y para depositar los productos secundarios en el intercambiador calor pueden ser mayores si la presión es alta, y menores si la presión es baja.

En una realización preferida de la invención, se monitoriza la cantidad del depósito de sólido, que se acumula en al menos un intercambiador de calor. El intercambiador de calor puede lavarse, cuando se ha acumulado una cantidad predeterminada de sólido. Preferiblemente, la cantidad de depósito en el intercambiador de calor se monitoriza monitorizando la presión. En general, cuando se acumulan altos niveles de depósito, se incrementa la presión en la parte delantera del intercambiador de calor.

Se encontró que se logra una eliminación eficaz de los depósitos aclarando con agua o con una disolución acuosa, preferiblemente una disolución acuosa obtenida durante el procedimiento. Preferiblemente, la disolución de lavado es un condensado acuoso obtenido del condensador. Preferiblemente, se utiliza agua blanda tal como agua destilada. El intercambiador de calor puede lavarse cuando se interrumpe el procedimiento. Alternativamente, el intercambiador de calor puede comprender medios para lavado, que pueden ser activados mientras se lleva a cabo el procedimiento global. Por tanto, puede lavarse el intercambiador de calor, mientras se continúa con la purificación de la cianopiridina. El lavado puede llevarse a cabo a intervalos de tiempo regulares.

En una realización preferida de la invención, en la etapa (D) se hace pasar la fase gaseosa a través de al menos dos intercambiadores de calor, que están dispuestos en paralelo. En una realización altamente preferida, están presentes dos intercambiadores de calor que están dispuestos en paralelo. Sin embargo, también puede estar presente una pluralidad de intercambiadores de calor, por ejemplo 3, 4, 5 ó 6 intercambiadores de calor. Cuando se usan dos o más intercambiadores de calor dispuestos en paralelo, pueden lavarse los intercambiadores de calor alternativamente sin necesidad de interrumpir el procedimiento.

En una realización preferida de la invención, mientras se lava al menos un intercambiador de calor, al menos otro intercambiador de calor no se lava. En esta realización, se puede mantener el procedimiento global a través de al menos un intercambiador de calor. Preferiblemente, cada intercambiador de calor comprende un conmutador para cambiar entre el modo de operación y el modo de lavado. En el modo de operación, la fase gaseosa del condensador se conduce a través del intercambiador de calor. En el modo de lavado, se interrumpe la corriente de gas a través del intercambiador de calor que va a ser lavado. Preferiblemente el líquido de lavado se reutiliza en el procedimiento y puede fluir otra vez directamente dentro del condensador, el extinguidor o cualquier otra parte de la planta. En esta realización de la invención, al menos un intercambiable calor está siempre en modo de operación y en uso. Por tanto, no es necesaria la interrupción del procedimiento global cuando se eliminan los depósitos de los intercambiadores de calor. El control, la conmutación y/o el lavado pueden llevarse a cabo de forma automática o manual.

En una realización preferida, está presente una pluralidad de intercambiadores de calor y se lavan los intercambiadores de calor en periodos alternativos. En otra realización de la invención, está presente una pluralidad de intercambiadores de calor y se lavan todos los intercambiadores de calor excepto un intercambiador de calor, que está en modo de operación.

La columna es preferiblemente una columna industrial. Sin embargo, el procedimiento de la invención también puede llevarse a cabo a escala de laboratorio. En una realización preferida de la invención, la columna comprende una sección absorbente y opcionalmente una sección de separación. Las columnas absorbentes y las columnas de separación son componentes comunes de los dispositivos de procesamiento químico industrial. En general, la columna o sección absorbente es para extinguir el producto de reacción gaseoso que comprende la cianopiridina en la etapa (B) del método de la invención. Durante la extinción, al menos una parte de la cianopiridina de la fase de reacción gaseosa se transfiere desde la fase gaseosa a la fase acuosa.

En una realización preferida de la invención, la etapa (B) comprende:

(a): proporcionar una columna que comprende una sección absorbente y una sección de separación, estando posicionada la sección absorbente por encima de la sección de separación, de tal manera que el líquido que se hizo pasar por la sección absorbente entra a la sección de separación,

(b): alimentar un producto de reacción gaseoso que contiene la cianopiridina dentro de la columna,

(c): poner en contacto la fase gaseosa con una disolución acuosa en la sección absorbente, de tal manera que al menos una parte de la cianopiridina se disuelve en la disolución acuosa,

(d): someter a separación la disolución acuosa obtenida a partir de la sección absorbente en la etapa (c) con un gas de separación en la sección de separación, y

(e): eluir la disolución acuosa de la parte inferior de la columna.

En una realización preferida de la invención, se introduce una disolución acuosa en la parte superior de la columna o cerca de la parte superior de la columna, se hace pasar por la sección absorbente y, si está presente, la sección de separación y se eluye en la parte inferior o cerca de la parte inferior de la columna. Cuando se hace pasar por la columna desde la parte superior hasta la parte inferior, la disolución acuosa ha recogido la cianopiridina.

Si está presente una sección de separación por debajo de la sección absorbente, el gas de separación que se introduce en la parte inferior de la columna o cerca de la parte inferior de la columna se hace pasar por la sección de separación y la sección absorbente y se libera en la parte superior de la columna o cerca de la parte superior de la columna. De esta manera, una corriente de gas y una corriente de líquido pueden moverse en la columna en direcciones opuestas entre sí.

En una realización, la columna es una única torre, que tiene una pared metálica exterior uniforme. En otra realización, una sección absorbente y una sección de separación están dentro de columnas distintas, es decir una columna absorbente y una columna de separación, estando conectadas ambas columnas, en la que la columna absorbente está dispuesta sobre la parte superior de la columna de separación, de tal manera que ambas columnas forman entre sí una sola columna. Por tanto, el diseño y la geometría de la columna quedan a discreción del experto en la técnica, siempre que el flujo necesario de líquido y de gas y el control de la absorción y la separación de la cianopiridina estén habilitados.

La sección absorbente es una sección absorbente de líquido/gas típica tal como se conoce en la técnica. En la parte superior o por encima de la sección absorbente, existe una entrada para añadir agua, preferiblemente agua pura. La sección absorbente incluye dispositivos para permitir que la disolución acusa fluya o gotee hacia abajo lentamente. En la técnica se conocen diseños y dispositivos, que permiten buen contacto entre el gas que fluye hacia arriba y el líquido que fluye hacia abajo en la sección absorbente. Preferiblemente, la sección absorbente incluye bandejas o platos, que son conocidos en la técnica como bandejas o platos que alojan campanas de borboteo. La columna puede comprender de 2 a 40 o de 5 a 20 bandejas o platos. En general, cuantas más bandejas tenga, más cianopiridina se disuelve. El contacto entre el gas y el líquido en la sección absorbente también puede potenciarse por otros medios, por ejemplo por medio de materiales de relleno. Los materiales de relleno pueden ser de un relleno o bien vertido o bien ordenado.

Se prefieren los rellenos ordenados, debido a que ellos son altamente eficaces especialmente cuando la razón líquido/gas es baja.

En una realización preferida de la invención, la temperatura del líquido en la sección absorbente está entre 40 y 90ºC, preferiblemente entre 50 y 80ºC. Puede alcanzarse la temperatura sin enfriamiento activo dentro de la columna, cuando es la temperatura de saturación de la corriente de gas.

En una realización preferida de la invención, se alimenta la fase gaseosa dentro de la columna en la etapa (b) en una posición de la columna que está por debajo de la sección absorbente y por encima de la sección de separación. Por tanto, la fase gaseosa puede fluir hacia arriba en la sección absorbente hasta una salida en o cerca de la parte superior de la columna. La fase gaseosa no entra, o no lo hace significativamente en la sección de separación.

En la sección de separación, se eliminan los componentes de la disolución acuosa por medio de una corriente de vapor. En la técnica se conocen columnas y dispositivos para someter a separación líquidos. En una realización preferida, la sección de separación es una columna rellena o de bandejas. La disolución acuosa que comprende al menos una parte de la cianopiridina, que se ha hecho pasar por la sección absorbente, entra en la sección de separación. Cuando se hace pasar por la sección de separación y gotea o fluye hacia abajo, el líquido se pone en

contacto con un gas de separación. El gas de separación se introduce en la parte inferior, o cerca de la parte inferior de la columna y por debajo o cerca de la parte inferior de la sección de separación. La sección de separación comprende medios para mejorar el contacto de la fase líquida con la fase de vapor. En una realización preferida, la sección de separación es una torre de bandejas. En las bandejas, el líquido fluye hacia adelante y hacia atrás de manera horizontal, mientras que las burbujas de vapor pasan a través de agujeros y de las bandejas. De esta manera, se potencia el área de contacto entre la fase líquida y de vapor. En otra realización, o adicionalmente, la sección de separación puede ser una columna rellena, preferiblemente un relleno ordenado. La sección de separación usada según la invención no está limitada a estas realizaciones específicas, y puede aplicarse cualquier diseño conocido en la técnica, en el que una disolución acuosa se separa de componentes volátiles.

En la sección de separación, se eliminan los componentes de la disolución acuosa de cianopiridina, que son más volátiles que el agua. Estos son componentes que tienen una presión parcial más alta en disolución acuosa, en comparación con su presión parcial en la fase gaseosa. Específicamente, se elimina el amoníaco en la sección de separación. Esto es ventajoso, ya que el amoníaco induce la hidrólisis de la cianopiridina. Además, se eliminan componentes gaseosos, tales como N2, dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno, oxígeno y componentes aromáticos, tales como piridina y metilpiridinas.

En una realización preferida de la invención, el gas de separación es vapor de agua. La separación de la disolución acuosa con vapor de agua es ventajosa, debido a que no se introduce ningún componente gaseoso adicional en el procedimiento ni se disuelve en la disolución acuosa. Puede condensarse el vapor de agua y volverlo parte de la disolución acuosa. El vapor de agua puede generarse por medios conocidos. En una realización preferida de la invención, se obtiene el vapor de agua de una caldera.

En una realización preferida de la invención, la temperatura en la sección de separación está entre 90 y 115ºC, preferiblemente entre 100 y 110ºC dependiendo de la presión. Los componentes que tienen una presión parcial más alta en la fase líquida, en comparación con su presión parcial en la fase gaseosa se separan de la disolución acuosa. En una realización preferida, se mantiene la presión en la columna igual o ligeramente por encima o ligeramente por debajo de la presión del aire. Por ejemplo, la presión puede estar entre 500 y 2000, o entre 700 y 1700, o entre 900 y 1200 mbar.

Se recoge la disolución acuosa en la parte inferior de la columna. En una realización preferida de la invención, se enfría la disolución acuosa hasta una temperatura por debajo de 50ºC, preferiblemente por debajo de 40ºC durante y/o después de la elución (e) mediante un refrigerador. El enfriamiento de la disolución acuosa inhibe la hidrólisis de la cianopiridina.

Puesto que las cianopiridinas pueden someterse a hidrólisis a altas temperaturas, deberá reducirse al mínimo el tiempo global durante el cual se mantienen las cianopiridinas en la columna a temperatura elevada. Cuando la disolución acuosa entra en la parte inferior de la columna después de hacerse pasar por la sección de separación, debe eluirse la disolución de la columna tan pronto como sea posible. Cuando se utiliza la columna con la sección absorbente y de separación tal como se explicó de manera resumida anteriormente, es posible extraer la cianopiridina del producto de reacción gaseoso dentro de un período de tiempo relativamente corto. Por ejemplo, el tiempo promedio transcurrido entre la alimentación del producto de reacción dentro de la columna y la elución de la cianopiridina puede ajustarse a menos de 1 hora. Aunque se aplican temperaturas elevadas en la columna, la perdida de cianopiridina debido a la hidrólisis es baja, por ejemplo aproximadamente menor del 2% en peso. Preferiblemente, el rendimiento global de cianopiridina está por encima del 98%, basándose en la cianopiridina total alimentada dentro de la columna.

En una realización preferida de la invención, la disolución acuosa eluida en la etapa (e) comprende más del 15% en peso de cianopiridina, o preferiblemente más del 25 o más del 30% en peso. La disolución acuosa eluida en la etapa

(e) puede comprender del 15 al 45 o del 25 al 40% en peso de cianopiridina. Posteriormente, puede separarse la cianopiridina del agua por medio de métodos conocidos. En una realización preferida, se extrae la cianopiridina, por ejemplo con tolueno.

En una realización preferida de la invención, en el reactor se lleva a cabo una amonólisis oxidativa de una alquilpiridina. Esta reacción comprende la etapa de poner en contacto las alquilpiridinas con un catalizador en presencia de amoníaco y oxígeno. Por tanto, el método es una amonólisis oxidativa (amoxidación). Habitualmente, se suministra oxígeno al procedimiento por medio de aire. El producto gaseoso obtenido a partir de una reacción de amoxidación contiene nitrógeno (como componente principal), dióxido de carbono, vapor de agua, amoníaco, oxígeno y el producto cianopiridina. Además, están presentes alquilpiridina y piridina y derivados de las mismas que no reaccionaron como productos secundarios. En la técnica se conocen métodos para producir cianopiridinas a partir de alquilpiridinas mediante amonólisis oxidativa en presencia de catalizadores. Tales procedimientos se dan a conocer por ejemplo en los documentos WO 03/022819, WO 2005/016505, WO 2004/071657 o EP 0726092 A1.

Tras la reacción de amoxidación, la fase gaseosa tiene una temperatura alta, usualmente de aproximadamente 300

a 450ºC. En una realización de la invención, la fase gaseosa obtenida del reactor se enfría previamente antes de alimentarla dentro de la columna en la etapa (b). Por ejemplo, puede enfriarse la fase gaseosa hasta una temperatura entre aproximadamente 150 y 200ºC. La energía ganada durante el enfriamiento previo puede reutilizarse en el procedimiento global. En una realización preferida de la invención, se proporciona el catalizador en un lecho catalizador y/o a una temperatura en el intervalo de 250 a 450ºC, preferiblemente de 300 a 390ºC. En una realización preferida de la invención, se pone en contacto la alquilpiridina con el catalizador en la fase gaseosa. En una realización preferida de la invención, la alquilpiridina es 3-metilpiridina y por lo tanto la cianopiridina es 3cianopiridina. En realizaciones adicionales de la invención, la alquilpiridina es 2-metilpiridina y la cianopiridina es 2cianopiridina. También es posible utilizar una mezcla de alquilpiridinas como componentes de partida. Además, pueden usarse alquilpiridinas que tienen dos o más restos alquilo, tales como lutidina.

En la etapa (C) del método de la invención, la fase gaseosa, que se hizo pasar por la columna, se transfiere a un condensador. Se obtiene un condensado acuoso. Además, se recogen componentes orgánicos con un punto de vapor bajo. Preferiblemente, se condensa cianopiridina residual en esta etapa, si está presente. La temperatura del condensador se mantiene preferiblemente a 20-50ºC, más preferiblemente a 30-40ºC.

En una realización preferida de la invención, no se descarta el condensado obtenido en la etapa (C). Puede alimentarse dentro de la columna, preferiblemente en la sección absorbente de la columna, o puede usarse para lavar el intercambiador de calor. Cuando se vuelve a alimentar el condensado acuoso dentro de la columna, se puede llevar a cabo el procedimiento global sin descartar la disolución acuosa.

En una realización preferida de la invención, al menos una parte de la fase gaseosa, que se hizo pasar por el al menos un intercambiador de calor en la etapa (D), se alimenta dentro del reactor. Cuando se vuelve a alimentar la fase gaseosa dentro del reactor, puede reducirse significativamente la cantidad global de gas residual. Sin embargo, puesto que durante la reacción se agota el oxígeno del gas de reacción, debe reemplazarse una parte de la fase gaseosa por aire fresco, adaptando así el nivel de oxígeno al nivel necesario. Se encontró que esto puede lograrse reemplazando aproximadamente el 20% de la fase gaseosa por aire fresco. En realizaciones preferidas, se reemplaza aproximadamente del 5% al 40% en volumen o del 10% al 30% en volumen de la fase gaseosa de los intercambiadores de calor por aire, antes de alimentarla nuevamente dentro del reactor.

En una realización preferida de la invención, se ajusta la presión en el procedimiento mediante un compresor o un ventilador. Por ejemplo, un compresor puede estar presente en la tubería posterior a los intercambiadores de calor.

En una realización preferida de la invención, el procedimiento es un procedimiento cerrado, en el que la fase acuosa, que no se eluye de la columna en la etapa (e), se somete a reflujo, y/o en el que al menos una parte de la fase gaseosa, preferiblemente más del 50% en volumen, se somete a reflujo. Según la invención, un “procedimiento cerrado” significa que esencialmente no se retira o añade gas o líquido excepto en las posiciones indicadas. En el procedimiento cerrado, se reemplaza el agua que se eluye en la etapa (e). Se prefiere que el agua se añada en la parte superior de la columna en la sección absorbente, pero el agua podría ser añadida también en otras posiciones. Específicamente, no se descarta líquido residual o sólo se descarta una pequeña cantidad de líquido residual. Preferiblemente, la disolución acuosa circula y se obtiene un producto acuoso en la parte inferior de la columna. La presión del gas puede controlarse mediante válvulas.

El método de la invención es un método para la producción de una cianopiridina. Esto significa que se produce al menos una cianopiridina. El método también es un método para la producción de una disolución acuosa de una cianopiridina, un método para el aislamiento de una cianopiridina y un método para la purificación de una cianopiridina.

Otro objetivo de la invención es un dispositivo para la producción de una cianopiridina, que comprende:

(i): un reactor para la producción de un producto de reacción gaseoso que comprende una cianopiridina,

(ii): una columna para extinguir al producto de reacción gaseoso con agua, de tal manera que se obtiene una fase gaseosa, en la que al menos una parte de la cianopiridina está agotada,

(iii) un condensador para agotar la fase gaseosa obtenida a partir de la columna de al menos una parte del agua, en el que se obtiene un condensado, y

(iv) al menos un intercambiador de calor, a través del cual pasa la fase gaseosa obtenida a partir del condensador.

En una realización preferida de la invención, la columna comprende

una sección absorbente y una sección de separación, estando posicionada la sección absorbente por encima de la

sección de separación, de tal manera que el líquido que se hizo pasar por la sección absorbente entra a la sección de separación,

medios para alimentar el producto de reacción gaseoso que comprende la cianopiridina dentro de la columna,

estando adaptada la sección absorbente para poner en contacto la fase gaseosa con una disolución acuosa, de tal manera que al menos una parte de la cianopiridina se disuelve en la disolución acuosa,

estando adaptada la sección de separación para someter a separación la disolución acuosa obtenida de la sección absorbente con gas de separación, y

medios en la parte inferior de la columna para eluir la disolución acuosa.

El dispositivo de la invención puede aplicarse y adaptarse para llevar a cabo el método de la invención. Por tanto, las realizaciones específicas explicadas de manera resumida anteriormente que se refieren al método de la invención pueden aplicarse en el dispositivo de la invención. Otro objetivo de la invención es el uso del dispositivo de la invención en un método de la invención.

En una realización preferida de la invención, la columna incluye además medios en la parte superior de la columna para transferir la fase gaseosa, que se hizo pasar por la sección absorbente, hasta un condensador, en el que se obtiene un condensado acuoso.

En una realización preferida de la invención, el condensador comprende medios para alimentar el condensado acuoso desde el condensador dentro de la columna, preferiblemente la sección absorbente, y/o medios para transferir la fase gaseosa, que se hizo pasar por el al menos un intercambiador de calor, dentro del reactor.

En una realización preferida de la invención, el dispositivo comprende además una caldera para proporcionar vapor de agua a la sección de separación y/o un refrigerador para enfriar la disolución acuosa tras la elución (e). En una realización preferida de la invención, el dispositivo comprende además una cianopiridina. Cuando el dispositivo está en uso, comprende un producto de reacción gaseoso en la columna que comprende cianopiridina y una disolución acuosa en la columna que comprende cianopiridina.

El dispositivo comprende medios para el transporte de gases y líquidos, tales como tuberías, con entradas y salidas respectivas. Las tuberías, entradas y salidas pueden comprender medios de control para ajustar y controlar el flujo, tales como válvulas y bombas. El flujo de gas puede ajustarse mediante compresores y ventiladores.

El método y el dispositivo de la invención resuelven los problemas mencionados anteriormente. La invención proporciona un procedimiento y un dispositivo sencillo y eficiente para obtener disoluciones acuosas de cianopiridina de alta pureza. La extinción puede llevarse a cabo con agua o una disolución acuosa obtenida en el procedimiento. El uso de disolventes orgánicos para la extinción no es necesario. Mediante el procedimiento y el dispositivo de la invención, se supera el problema de los depósitos no deseados de productos secundarios a través de todo eldispositivo. Según la invención, los depósitos se acumulan en al menos un intercambiador calor. Éstos pueden eliminarse simplemente lavando con agua. Cuando se usan al menos dos intercambiadores de calor en paralelo, pueden eliminarse los depósitos sin interrumpir el procedimiento global. Por la acumulación de los depósitos en los intercambiadores de calor, los otros componentes y partes del dispositivo permanecen libres, o esencialmente libres, de tales depósitos. El método de la invención permite la purificación de la cianopiridinas, mientras mantiene la hidrólisis de la cianopiridinas a un nivel bajo, por ejemplo por debajo del 2% o por debajo del 1%. Por tanto el procedimiento global puede llevarse a cabo con una alta eficacia y continuidad.

La figura 1 muestra un dispositivo preferido de la invención. El procedimiento global se ajusta para eliminar eficazmente una disolución acuosa de una cianopiridina de una columna (2) mientras una fase gaseosa está circulando y se recoge el disolvente en un condensador (7). En la figura 1, la columna (2) a modo de ejemplo comprende una sección (3) absorbente y una sección (4) de separación. Se incluyen dos intercambiadores de calor para recolectar depósitos sólidos. El dispositivo mostrado solo es a modo de ejemplo y puede aplicarse una combinación de la invención de un condensador y uno o más intercambiadores de calor a cualquier procedimiento para la purificación de cianopiridinas mediante extinción con agua de una fase gaseosa.

El dispositivo mostrado en la figura 1 incluye un reactor (1), en el que se obtiene un producto gaseoso que comprende la cianopiridina y se dirige a una columna (2) a través de una conexión (10). Opcionalmente, el producto gaseoso se enfría en un refrigerador (26). El producto gaseoso se introduce en la columna (2) aproximadamente en la mitad y entre la sección (3) absorbente superior y la sección (4) de separación inferior. En la parte inferior de la columna, existe una caldera (5), que introduce vapor caliente cerca de la parte inferior de la columna. En la parte inferior de la columna, existe una salida y una conexión (11) para eluir la disolución acuosa que contiene

cianopiridina. La disolución puede hacerse pasar por un refrigerante (6) y puede aislarse para su uso adicional a través de una conexión (14). En la parte superior de la columna (2), existe una salida y una conexión (15) para liberar una fase gaseosa en la que la cianopiridina está agotada, que se hizo pasar por la sección (3) absorbente.

La fase gaseosa se hace pasar hasta un condensador (7) a través de una conexión (15). El condensador (7) se ajusta para condensar los componentes no volátiles, es decir el agua y la cianopiridina. La fase acuosa condensada desde el condensador (7) se vuelve a transferir a la parte superior de la columna (2) a través de la conexión (16). Si fuera necesario, una bomba respalda la conexión (16). El condensado acuoso se vuelve a introducir en la parte superior, o cerca de la parte superior de la columna (2), de tal manera que la fase acuosa actúa como un líquido absorbente en la sección absorbente. La cantidad de agua, que se eluye junto con la disolución de cianopiridina, se reemplazada con agua fresca. Puede añadirse en cualquier parte en el procedimiento, por ejemplo a través de una conexión (21).

La fase gaseosa que se hizo pasar por el condensador (7) se transfiere al menos hasta un intercambiador (9) de calor a través de conexiones (23a, 23b). En la figura 1, están presentes dos intercambiadores de calor (9a) y (9b), que están dispuestos en paralelo. La corriente de gas se dirige a través de cualquiera o de ambos intercambiadores de calor, dependiendo de sí los intercambiadores de calor están en modo de lavado o de operación. Por medio de conmutadores (24a, 24b) cambian del modo de operación al modo de lavado. Como líquido de lavado puede utilizarse el condensado, que se alimenta dentro de los intercambiadores de calor a través de conexiones (22a, 22b). La disolución de lavado puede fluir directamente nuevamente dentro del condensador a través de la conexión de gas (23a, 23b) y se une con el condensado del condensador antes de transferirse dentro de la columna (2) a través de la conexión (16).

La fase gaseosa que se hace pasar por los intercambiadores (9) de calor puede transferirse dentro del reactor (1) mediante conexiones (17, 20, 25a, 25b). Una parte del gas residual puede descartarse a través de la conexión (18) y reemplazarse por aire fresco a través de la conexión (19).

Ejemplo de trabajo:

Se llevó a cabo el procedimiento de la invención en un dispositivo industrial con los componentes mostrados en la figura 1. En el reactor, se produjo la cianopiridina a parir de metilpiridina en una reacción de amoxidación. Se ajustaron los componentes, las temperaturas, el flujo de masa y la presión en el dispositivo tal como se muestra en la tabla 1 para cada compartimiento. Se conmutan los intercambiadores de calor del modo de operación al modo de lavado mediante conmutadores (24). Se ajusta el flujo de masa a través del intercambiador de calor, que no se lava, durante el lavado del otro intercambiador de calor, de manera que se mantiene un flujo de masa continuo global. El encabezamiento de la tabla indica el número de cada conexión tal como se muestra en la figura 1 y tal como se explicó en la descripción correspondiente anteriormente. Por ejemplo, la corriente n.º 14 es la corriente de producto final. El ejemplo muestra que la invención permite la producción de una cianopiridina altamente pura en un procedimiento continuo eficiente.

Tabla 1: Corrientes de producto y condiciones según el ejemplo de trabajo

Corriente n.º: 10 11 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22a, 22b 23a, 23b 25a, 25b

Flujo de masa: kg/h 19,630 4,229 1,010 3,219 22,506 6,095 18,110 2,935 3,338 18,513 1,699 500 ** 18,112 18,112

Temperatura: ºC 350 104 104 40 70 35 35 86 20 160 20 35 35 125

Presión: bar 1,14 1,15 1,15 1,15 1,11 1,10 1,00 1,70 1,10 1,05

ComponentesOxígeno: kg/h 400 - - - 400 - 400 65 678 1,014 401 401

Amoníaco: kg/h 92 trazas trazas trazas 295 203 92 15 - 77 92 92

Agua: kg/h 1,170 3,192 940 2,252 4,410 5,492 617 100 107 625 1,699 618 618

Metilpiridina: kg/h 19 trazas trazas trazas 64 44 19 3 - 16 19 19

Cianopiridina: kg/h 968 1,024 70 954 62 55 2 trazas - 1 1 1

Nitrógeno: kg/h 15,750 - - - 15,750 - 15,750 2,553 2,552 15,750 15,751 15,751

Dióxido de carbono: kg/h 1,096 trazas trazas trazas 1,375 279 1,096 178 - 918

Cianuro de hidrógeno: kg/h 135 trazas trazas trazas 149 15 134 22 - 112 1,096 1,096

Piridina: kg/h trazas trazas trazas trazas trazas trazas trazas trazas - trazas trazas trazas

Ácido nicotínico: kg/h trazas 7 - 7 - 3 - - - - - -

Amida del ácido nicotínico: kg/h trazas 7 - 7 - 3 - - - - - -

“ kg/ ciclo de lavado, condensado del condensador (7)

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para la producción de una cianopiridina, en el que:

(A)

se produce un producto de reacción gaseoso que comprende la cianopiridina en un reactor (1),

(B)

se extingue el producto de reacción gaseoso con agua en una columna (2) y se obtiene una fase gaseosa, en la que al menos una parte de la cianopiridina está agotada,

(C)

se transfiere la fase gaseosa a un condensador (7), en el que se obtiene un condensado, y en la fase gaseosa al menos una parte del agua está agotada,

(D)

se hace pasar la fase gaseosa del condensador (7) a través de al menos un intercambiador (9) de calor.
2.

Método según la reivindicación 1, en el que en la etapa (D) al menos un intercambiador (9) de calor tiene una temperatura de entre 80ºC y 350ºC.
3.

Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de condensado sólido que se acumula en al menos un intercambiador (9) de calor se monitoriza y el al menos un intercambiador (9) de calor se lava, cuando se ha acumulado una cantidad predeterminada de sólido.
4.

Método según la reivindicación 3, en el que el lavado se lleva a cabo con agua, o con una disolución acuosa obtenida durante el procedimiento.
5.

Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la fase acuosa se transfiere desde el condensador (7) hasta el al menos un intercambiador (9) de calor en menos de un minuto.
6.

Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa (D) se hace pasar la fase gaseosa a través de al menos dos intercambiadores de calor, que están dispuestos en paralelo.
7.

Método según las reivindicaciones 3 y 6, en el que durante el lavado de al menos un intercambiador (9a) de calor, al menos un intercambiador (9b) de calor no se lava.
8.

Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que el condensado obtenido en la etapa (C) se alimenta dentro de la columna (2) y/o en el que al menos una parte de la fase gaseosa, que se hizo pasar por el al menos un intercambiador (9) de calor en la etapa (D), se alimenta dentro del reactor (1).
9.

Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el reactor (1) se lleva a cabo una amonólisis oxidativa de una alquilpiridina.
10.

Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la alquilpiridina es 3-metilpiridina y la cianopiridina es 3-cianopiridina.
11.

Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (B) comprende:

(a)

proporcionar una columna (2) que comprende una sección (3) absorbente y una sección (4) de separación, estando posicionada la sección absorbente por encima de la sección de separación, de tal manera que el líquido que pasa por la sección (3) absorbente entra a la sección (4) de separación,

(b)

alimentar un producto de reacción gaseoso que comprende la cianopiridina dentro de la columna (2),

(c)

poner en contacto la fase gaseosa con una disolución acuosa en la sección (3) absorbente, de tal manera que al menos una parte de la cianopiridina se disuelve en la disolución acuosa,

(d)

someter a separación la disolución acuosa obtenida a partir de la sección (3) absorbente en la etapa (c) con un gas de separación en la sección (4) de separación, y

(e)

eluir la disolución acuosa de la parte inferior de la columna (2).
12.

Método según la reivindicación 11, en el que el procedimiento es un procedimiento cerrado, en el que la fase acuosa, que no se eluye de la columna (2) en la etapa (e), se somete a reflujo, y/o en el que al menos una parte de la fase gaseosa, preferiblemente más del 50% en volumen, se somete a reflujo.
13.

Dispositivo para la producción de una cianopiridina, que comprende:

(i)

un reactor (1) para producir un producto de reacción gaseoso que comprende una cianopiridina,

(ii)

una columna (2) para extinguir el producto de reacción gaseoso con agua, de tal manera que se obtiene una fase gaseosa, en la que al menos una parte de la cianopiridina está agotada,

5 (iii) un condensador para agotar la fase gaseosa obtenida a partir de la columna (2) de al menos una parte del agua, en el que se obtiene un condensado, y

(iv) al menos un intercambiador (9) de calor, a través del cual se hace pasar la fase gaseosa obtenida a partir del condensador.
14. Dispositivo según la reivindicación 13, en el que la columna (2) comprende: 10 una sección (3) absorbente y una sección (4) de separación, estando posicionada la sección (3) absorbente por

encima de la sección (4) de separación, de tal manera que el líquido que se hizo pasar por la sección (3) absorbente entra a la sección (4) de separación, medios para alimentar el producto de reacción gaseoso que contiene la cianopiridina dentro de la columna (2), estando adaptada la sección (3) absorbente para poner en contacto la fase gaseosa con una disolución acuosa, de

15 tal manera que al menos una parte de la cianopiridina se disuelve en la disolución acuosa,

estando adaptada la sección (4) de separación para someter a separación la disolución acuosa obtenida de la sección (3) absorbente con un gas de separación, y medios (11, 14) en la parte inferior de la columna (2) para eluir la disolución acuosa.
15. Dispositivo según la reivindicación 13 ó 14, en el que el condensador (7) incluye medios (16) para alimentar el

20 condensado acuoso desde el condensador (7) dentro de la sección (3) absorbente de la columna (2) y/o medios (20, 25) para transferir la fase gaseosa, que se hizo pasar por el al menos un intercambiador (9) de calor dentro del reactor (1).