ES2882147T3 - Procedimiento de producción de ácido monocloroacético de alta pureza - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de obtención de ácido monocloroacético incoloro de alta pureza que comprende la cloración de ácido acético con cloro en presencia de un catalizador, seguida de la recuperación del catalizador mediante destilación al vacío y la purificación del producto en bruto líquido restante mediante su hidrodeshalogenación en la presencia de un catalizador que contiene metal del grupo X de la tabla periódica de los elementos y luego destilación al vacío, caracterizado porque: a. la hidrólisis se realiza en anhídridos y cloruros de ácido presentes en la corriente del producto líquido obtenido después de la etapa de recuperación del catalizador, por lo que la hidrólisis se realiza con un exceso continuo de agua con respecto al contenido de cloruros y anhídridos de modo que la concentración de agua en la mezcla que pasa a la siguiente etapa está entre 0,05 y 5% en peso, a una temperatura de entre 50 a 160 °C, y luego b. el exceso de agua se elimina mediante una reacción con cloruros de ácido agregados de modo que la concentración de agua en la mezcla de reacción que ingresa al proceso de hidrodeshalogenación es inferior al 2%, en el que la cantidad de cloruros agregados no es mayor que la cantidad de agua contenida en la mezcla después de la etapa de hidrólisis.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de producción de ácido monocloroacético de alta pureza
La materia objeto de la invención es un procedimiento mejorado de producción de ácido monocloroacético (MCAA), en el que se obtiene un producto incoloro de alta pureza. El procedimiento de acuerdo con la invención se utiliza para la producción industrial de MCAA esencialmente incoloro.
Los derivados del ácido monocloroacético, MCAA, se utilizan actualmente en muchas ramas de la industria, incluida la industria alimentaria, para la producción de espesantes, en la industria cosmética, por ejemplo, en la producción de champús o productos de cuidado personal y la industria de pinturas para la producción de tintes y pigmentos artificiales. También se utiliza para la producción de medicamentos, analgésicos y vitamina B6. El ácido monocloroacético también es una materia prima muy utilizada en la industria de la perforación, en la que sus derivados se utilizan como agentes de adhesión de agua, como en el caso de perforaciones de pozos relacionadas con la exploración de gas de esquisto.
El aumento en el consumo de ácido monocloroacético (MCAA) en la producción de productos farmacéuticos y derivados utilizados en cosméticos también está resultando en un aumento en la demanda de MCAA de muy alta pureza, no solo en cuanto al contenido de ácido dicloroacético (DCAA), que es la impureza más sensible, sino también en términos de color.
Por lo tanto, la tecnología de producción industrial de MCAA está siendo desarrollada constantemente para aumentar su eficiencia, reducir las pérdidas de materia prima y extender la vida útil de los catalizadores heterogéneos utilizados en los procesos de purificación.
El procedimiento de producción de ácido monocloroacético en bruto más comúnmente utilizado en la industria es la cloración directa de ácido acético con gas cloro en presencia de un catalizador homogéneo a mayor presión:
CH3COOH Cl2 = CH2ClCOOH HCl
La reacción tiene lugar habitualmente en un reactor en fase líquida a una presión de 3-5 barg (presión manométrica). La mezcla de reacción se satura con gas cloro, que se disuelve en fase líquida, en condiciones sin agua. Los catalizadores del proceso son el cloruro de acetilo (CH3COCl) y el cloruro de cloroacetilo (ClCH2COCl), que generalmente se forman in situ a partir del anhídrido acético, que se agrega precisamente porque es un precursor de los cloruros de ácido. Durante la reacción, se produce cloruro de hidrógeno. E1HCl provoca la conversión del anhídrido en cloruro de ácido y ácido acético. Las siguientes reacciones tienen lugar durante la cloración:
(CH3CO)2O HCl = CH3COOH CH3COCl (formación de cloruro de acetilo) CH3COCl Ch = ClCH2COCl HCl (reacción de cloruro de acetilo con cloro a cloruro de cloroacetilo)
ClCH2CoCl CH3COOH = ClCH2COOH CH3COCl (reacción de cloruro de cloroacetilo a MCAA) ClCH2COCl Cl2 = ChCHCOCl HCl (formación de cloruro de dicloroacetilo)
ClCH2COCl ClCH2COOH = ChCHCOOH CH3COCl (reacción de MCaA y cloruro de acetilo a ácido dicloroacético [DCAA])
ChCHCOCl CH3COOH = ChCHCOOH CH3COCl (formación de DCAA a partir de cloruro de dicloroacetilo)
ClCH2COOH ChCHCOCl = ChCHCOOH ClCH3COCl (reacción de MCAA con cloruro de dicloroacetilo a DCAA).
También se forman varios otros anhídridos (mezclados) durante el proceso de cloración con ácido acético. Por lo tanto, la mezcla contendrá anhídrido acético, anhídrido acético-cloroacético y anhídridos mixtos de MCAA y DCAA. Todos estos anhídridos reaccionarán con el cloruro de hidrógeno para producir ácidos y cloruros de ácido.
En las condiciones del proceso de cloración, la reacción de los anhídridos de ácido con cloruro de hidrógeno no se produce hasta el final porque se está formando un estado de equilibrio. Por esta razón, el anhídrido acético y otros anhídridos están presentes en la mezcla que alimenta el proceso unitario después de la cloración, es decir, la recuperación del catalizador de cloración.
Después de la separación del resto de la mezcla del proceso mediante destilación o separación con cloruro de hidrógeno, los cloruros se devuelven al proceso de cloración. Cuanto mayor sea el grado de recuperación de cloruros de ácido, menor será la necesidad de anhídrido acético en el proceso de cloración.
La recuperación del catalizador mediante desprendimiento con cloruro de hidrógeno permite la recuperación de la mayoría de los cloruros, aunque este procedimiento requiere que el proceso se lleve a cabo bajo presión
incrementada (WO 2013/057125) con el fin de mover el equilibrio entre cloruros y anhídridos de ácido hacia los cloruros y para permitir que sean arrasados con gas cloruro de hidrógeno. Este procedimiento es problemático debido a la necesidad de mantener una estanqueidad absoluta del aparato y reduce el grado de evaporación de los cloruros de la mezcla. Aunque los anhídridos se transforman más fácilmente en cloruros y la mezcla dirigida a la hidrogenación prácticamente no contiene anhídridos, es difícil introducir cloruros del sistema en forma de efluente gaseoso, mientras que el equipo de proceso está expuesto a un desgaste natural mucho más rápido. Sin embargo, como resultado, algunos de los anhídridos, que se introdujeron en la columna de desprendimiento junto con el líquido del proceso, estarán presentes en el líquido que alimenta el proceso de hidrodeshalogenación.
El uso del proceso de destilación para recuperar el catalizador a presión reducida es una solución mucho mejor para el mantenimiento de la instalación. Este proceso de destilación debe garantizarse de modo que la mayoría de los cloruros se evaporen inmediatamente al ingresar en la columna (alimentación instantánea) y, por lo tanto, no puedan condensarse y transformarse en anhídridos debido al gran exceso de ácidos. Por supuesto, una pequeña proporción de cloruros permanecerá en la columna y reaccionará con los anhídridos apropiados. Los anhídridos, que originalmente estaban presentes en la mezcla de reacción, también llegan al fondo de la columna de destilación.
Dado que el ácido dicloroacético (DCAA), que es el subproducto más indeseable, también está contenido en la mezcla de reacción del proceso de cloración, la siguiente etapa del proceso de producción es la eliminación del producto de esta contaminación. El DCAA puede eliminarse de la mezcla de reacción mediante destilación, cristalización o hidrodeshalogenación (hidrogenación).
El DCAA tiene un punto de ebullición similar al MCAA y la eliminación de esta impureza mediante destilación no es rentable. También es difícil reducir el nivel de DCAA mediante cristalización en entornos industriales. El nivel de contaminación por DCAA, que es admisible en la mayoría de las aplicaciones, que se encuentra dentro del intervalo de 100 a 500 ppm, requeriría el uso de una operación igualmente antieconómica de cristalización en múltiples etapas. En ambos casos, sería necesario abordar los problemas de eliminación de este subproducto indeseable.
Un procedimiento bien conocido y comúnmente utilizado para eliminar el DCAA del producto en bruto es realizar una hidrodeshalogenación catalítica en presencia de un catalizador de paladio heterogéneo. Este proceso puede realizarse tanto en fase gaseosa como en fase líquida, por lo que el catalizador puede estar en forma de lecho fijo o suspensión. El proceso de hidrodeshalogenación es actualmente el procedimiento más eficaz para purificar MCAA de DCAA.
Desafortunadamente, los cloruros de ácido y anhídridos de ácido descritos anteriormente se transforman en el proceso de hidrodeshalogenación en productos colorantes indeseables, usualmente polimerizando y sellando los poros del catalizador y depositándose en las superficies internas del aparato, reduciendo así su rendimiento en procesos unitarios posteriores. Los cloruros de ácido son simultáneamente un inhibidor del catalizador de hidrogenación.
Por lo tanto, la presencia tanto de cloruros como de anhídridos durante la hidrogenación provocará la generación de residuos, así como una reducción de la eficiencia del proceso de producción y un aumento del consumo de materia prima. También puede provocar un deterioro del color del producto final.
El proceso de producción de MCAA se realiza típicamente de tal manera que la mezcla que se envía a hidrodeshalogenación se expone a pequeñas cantidades de agua inmediatamente después de la etapa de recuperación del catalizador de cloración (desprendimiento de cloruros con gas cloruro de hidrógeno), lo que provoca la hidrólisis inmediata de los cloruros de ácido (NL 109769 C, 1964) proporcionando un ácido y cloruro de hidrógeno apropiados. Sin embargo, este procedimiento es tan imperfecto que la adición de agua en cantidades estequiométricas solo puede destruir los cloruros de ácido. Se requiere de un excedente relativamente grande de agua para destruir los anhídridos debido a la cinética de su hidrólisis.
Sin embargo, debe recordarse que una concentración excesivamente alta de agua tendrá un impacto negativo en el curso y la eficiencia del proceso de hidrogenación debido a que el agua en la reacción con el MCAA da ácido glicólico que, a su vez, tiende a crear ésteres, que también componen fracciones pesadas que reducen la eficiencia y selectividad del proceso.
Los autores de la Solicitud de Patente WO 2013/057125 proponen eliminar los cloruros y/o anhídridos residuales de la mezcla después de la etapa de recuperación de cloruros, pero antes de la etapa de hidrodeshalogenación, agregando tal cantidad de agua a la corriente de fluido de proceso que fluye desde la unidad de recuperación de cloruros a la hidrodeshalogenación que, tras la reacción de los cloruros y posiblemente anhídridos, da como resultado que la concentración de agua esté comprendida entre el 0,01 y el 5% en peso de agua.
Sin embargo, a partir de WO 2013/057125 se desprende que el color del MCAA obtenido se encuentra dentro del intervalo de 20 a 100 unidades en la escala Pt-Co.
Además, de acuerdo con WO 2013/057125, una mezcla de ácido cloroacético, ácido dicloroacético y posiblemente ácido acético que contiene una cantidad determinada de agua (no más del 5%) se envía al proceso de hidrodeshalogenación, cuya presencia durante el proceso de hidrodeshalogenación, al contrario de las sugerencias contenidas en el estado de la técnica, todavía provoca la aparición de ácido glicólico, que luego, a su vez, reacciona en ésteres.
Durante la destilación, el ácido glicólico y sus derivados se condensan adicionalmente, dando de ese modo fracciones poliméricas pesadas. Como otro inconveniente, las fracciones pesadas surgen bajo la influencia de altas temperaturas tan pronto como durante el proceso de hidrodeshalogenación, lo que, a largo plazo, da como resultado la degradación del rendimiento de los lechos catalíticos (ver ejemplo comparativo a continuación). Además, los autores de la Solicitud WO 2013/057125 reivindican que la concentración del agua después de la etapa de hidrólisis debe estar dentro del intervalo de 0,01-5% en peso sin especificar el tiempo en el que se produce la hidrólisis. La hidrólisis de anhídridos es un proceso que requiere de un tiempo adecuado para la reacción bajo el supuesto de que la mezcla contiene un exceso apropiado de agua con respecto al contenido de anhídridos. La solución descrita en WO 2013/057125 no proporciona un tiempo adecuado para la reacción del agua con los anhídridos si están presentes en la corriente para hidrogenación. Los autores de la presente solicitud destacan que los anhídridos que se encuentran presentes antes de la adición del agua están presentes en la mezcla dirigida a la hidrodeshalogenación. Esto crea el riesgo de que si los anhídridos están presentes en la corriente antes de la hidrólisis (la adición de agua), tanto anhídridos como un exceso significativo de agua estarán presentes en la corriente para la hidrodeshalogenación, lo que resultará en la aparición de cantidades adicionales de subproductos no deseados.
Dado que, además de los cloruros de ácido, los anhídridos de ácido y el agua también son causantes de la aparición de impurezas como los aldehídos, productos de la condensación aldólica de los aldehídos, ácido glicólico y sus derivados, así como fracciones orgánicas pesadas, que tienen un impacto adverso en cuanto al rendimiento de los procesos unitarios y la vida útil del catalizador de hidrodeshalogenación, se debe prestar especial atención a la eliminación no solo de los cloruros del líquido que alimenta el proceso de hidrodeshalogenación, sino también de los anhídridos, al tiempo que se mantiene la mezcla del proceso lo más anhidra posible.
Objetivo de la invención
El objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento para la obtención industrial de MCAA ultrapuro, preferentemente de un color que no exceda las 10 unidades en la escala Pt-Co, así como evitar la contaminación de la corriente de producto después de la hidrodeshalogenación con impurezas que dan lugar al riesgo de polimerización; en particular, es deseable que la corriente de producto después de la hidrodeshalogenación no contenga más del 0,08% de GAMA y menos de 100 ppm de ácido glicólico.
Con el fin de eliminar los anhídridos de la mezcla de proceso, se debe aplicar una cantidad de agua correspondiente a la estequiometría y el tiempo de reacción debe extenderse teóricamente hasta el infinito, o se debe aplicar un exceso apropiado de agua que permita la reacción relativamente rápida de los anhídridos.
Esencia de la invención
El objetivo inesperadamente definido anteriormente ha sido logrado de una manera de acuerdo con la invención. La materia objeto de la invención es el procedimiento de obtención de ácido monocloroacético incoloro de alta pureza que comprende la cloración del ácido acético con cloro en presencia de un catalizador, seguida de la recuperación del catalizador mediante destilación al vacío y purificación del producto en bruto líquido restante mediante su hidrodeshalogenación en presencia de un catalizador que contiene metal del grupo X de la tabla periódica de los elementos y luego destilación al vacío caracterizado por el hecho de que:
a. se hidrolizan los anhídridos y cloruros de ácido que están presentes en la corriente del producto líquido obtenido después de la etapa de recuperación del catalizador, por lo que la hidrólisis se realiza con un exceso continuo de agua con respecto al contenido de cloruros y anhídridos de modo que la concentración de agua en la mezcla que pasa a la siguiente etapa está entre 0,05 y 5% en peso, a una temperatura de entre 50 y 160 °C, y luego
b. el exceso de agua se elimina mediante una reacción con cloruros de ácido de modo que la concentración de agua en la mezcla de reacción que ingresa al proceso de hidrodeshalogenación es inferior al 2%, en el que la cantidad de cloruros agregados no es mayor que la cantidad de agua contenida en la mezcla después de la etapa de hidrólisis.
La hidrólisis de los anhídridos y cloruros de ácido se realiza preferentemente en el reactor o en un tanque intermedio o en una cascada de reactores con un tiempo de retención total de entre 30 minutos y 12 horas. La concentración de agua en la mezcla de reacción que ingresa en el proceso de hidrodeshalogenación es preferentemente inferior al 1% en peso, preferentemente inferior al 0,01% en peso.
La hidrodeshalogenación se realiza preferentemente mediante la acción de gas hidrógeno sobre el producto en bruto en presencia de un catalizador de paladio o platino.
El catalizador se deposita preferentemente sobre un portador en forma de polvo, gránulos o extrusiones de carbón activado, sílice o zeolita.
El proceso de hidrodeshalogenación se realiza preferentemente en fase líquida o gaseosa.
El proceso de hidrodeshalogenación se realiza preferentemente en la fase líquida en un reactor con un lecho catalítico fijo.
El proceso de hidrodeshalogenación se realiza preferentemente en la fase líquida en un reactor de circulación. El proceso de hidrodeshalogenación se realiza preferentemente en la fase gaseosa en un reactor con un lecho catalítico fijo.
El reactor o cascada de reactores, en el que realiza la hidrólisis de los anhídridos, permite preferentemente que el líquido en el interior se pueda mezclar.
Durante la etapa de hidrólisis de los anhídridos, el exceso de agua se encuentra preferentemente dentro del intervalo de 0,2 a 5% en peso.
En otra realización, durante la etapa de hidrólisis de los anhídridos, el exceso de agua está preferentemente dentro del intervalo de 0,3 a 0,7% en peso.
La esencia de la invención radica en el hecho de que se agrega un exceso de agua con respecto al contenido de cloruros y anhídridos al líquido de proceso después de la etapa de recuperación del catalizador del proceso de cloración, luego de lo cual dicha mezcla se envía al tanque intermedio, en el que los anhídridos se hidrolizan como resultado del excedente apropiado de agua, alta temperatura, tiempo de retención apropiado y mezcla apropiadamente fuerte. A continuación, el exceso de agua se elimina por completo mediante la adición de cloruros de ácido a la corriente que suministra el nodo de hidrodeshalogenación.
Los cloruros, que se han sometido a hidrólisis, deben complementarse con la adición de anhídrido acético al proceso de cloración con ácido acético. Para minimizar el consumo de anhídrido acético, el exceso de agua en la primera fase debe mantenerse a un nivel mínimo que, sin embargo, debe permitir la hidrólisis de todos los anhídridos en el tanque intermedio. Esto se logra con el uso de un tanque intermedio de tamaño apropiado en el que tiene lugar la reacción de los anhídridos y el agua. Puede usarse un solo tanque de un tamaño apropiado o una cascada de dos o más reactores para hidrolizar los anhídridos. El uso de una cascada conduce a una reducción del volumen necesario para realizar la reacción o una reducción del exceso requerido de agua (Figuras 1 y 2).
Los cálculos cinéticos del proceso de hidrólisis del anhídrido acético muestran que, en el caso de una concentración de anhídridos a un nivel de 0,05 mol/dm3 (aprox. 0,5% en peso), es suficiente para mantener la concentración de agua en el tanque intermedio a un nivel de hasta 0,5 mol/dm3 (0,09% en peso) para lograr la reacción casi total de los anhídridos, asumiendo que el tiempo de retención es de aproximadamente 1 hora y la temperatura del proceso es de 120 °C (Figura 3).
Después de la hidrólisis de los anhídridos, el exceso de agua se destruye añadiendo una cantidad apropiada de cloruros de ácido al líquido de proceso. Después de la reacción, la concentración del agua debe ser lo más baja posible y debe ser inferior al 0,01% en peso, ya que el agua también provoca la formación de fracciones poliméricas durante la hidrodeshalogenación. También es importante que la cantidad de cloruros añadidos no sea mayor que la cantidad de agua contenida en la mezcla después de la etapa de hidrólisis.
Si se ha agregado una cantidad excesiva de cloruros al sistema, podrían ingresar a los reactores de hidrodeshalogenación. A su vez, si hay una cantidad insuficiente de cloruros, se encontraría agua en la mezcla para la hidrogenación. Por esta razón, se requiere de un punto adicional para medir la concentración de agua y para asegurar adecuadamente el sistema con esclusas que cortan el suministro de líquido de proceso al nodo de hidrogenación si la concentración de agua excede las 100 ppm y si aparecen cloruros en esta mezcla. Por lo tanto, el nodo de hidrogenación puede ser alimentado desde un tanque intermedio colocado entre la válvula de
cierre, que se cierra como resultado de exceder la concentración admisible de cloruros o agua, y los reactores de hidrodeshalogenación. Tal configuración permite el mantenimiento de la continuidad del proceso de hidrodeshalogenación en condiciones inesperadas de falla de la instalación, en las que aumenta la concentración de uno de los componentes indeseables de la mezcla que ingresa al nodo de hidrogenación.
Ejemplo 1. (ejemplo comparativo)
Una mezcla de reacción procedente de la cloración de ácido acético con gas cloro fue analizada sin derivatización mediante cromatografía de gases con detector de ionización de llama (GC-FID) y HPLC. La composición de la mezcla es 68% de MCAA, 4,5% de DCAA, 21,2% de ácido acético y 2,6% de cloruro de acetilo, 1,8% de cloruro de cloroacetilo, 1,2% de anhídrido acético y 0,7% de cloruro de hidrógeno. La mezcla se sometió a desprendimiento de gases con cloruro de hidrógeno para separar los cloruros de ácido. Para lograr esto, la mezcla se alimentó a la parte superior de la columna de desprendimiento a un caudal de 3 kg/h. Al mismo tiempo, se introdujo gas cloruro de hidrógeno en la columna desde el fondo. La presión en el proceso fue de 2,5 bar (250 kPa) (a) y la temperatura fue de 130 °C. El flujo de cloruro de hidrógeno se fijó en 1,5 kg/h. La mezcla a la salida de la columna de desprendimiento contenía 71,9% de MCAA, 4,8% de DCAA, 21,6% de ácido acético y 0,2% de cloruro de acetilo, 0,3% de cloruro de cloroacetilo, 0,3% de anhídrido acético y 0,9% de HCl. El producto obtenido después del desprendimiento se pasó por un mezclador estático a una tasa de aproximadamente 3 kg/h, en el que también se dosificó agua en cantidades de 100 g/h, tras lo cual la mezcla que contenía agua se dirigió al proceso de hidrodeshalogenación. El sistema de hidrodeshalogenación estaba equipado con un reactor de columna aislado térmicamente lleno de un catalizador heterogéneo (paladio al 1% sobre carbón activado granular). El volumen del lecho de catalizador fue de 6 litros, mientras que su altura fue de 3 m.
La mezcla que abandona la columna en la que se mezcló agua fie dosificada continuamente en la parte superior de la columna de hidrodeshalogenación. El análisis GC-FID y HPLC de la mezcla después de agregar agua, pero antes de la hidrogenación, mostró que esta mezcla contiene 72,3% de MCAA, 4,8% de DCAA, 18,9% de ácido acético, 0,2% de anhídrido acético y 0,6% de HCl, así como 3,2% de agua.
El proceso de hidrodeshalogenación se realizó de forma continua a una temperatura de 140 °C, medida en la parte superior de la columna durante 72 horas. El reactor se suministró desde el fondo con hidrógeno en una cantidad de 120 Nm3/h. Después de un solo paso a través de la columna, la mezcla contenía DCAA al 0,9%. Los análisis de HPLC y GC-FID encontraron la presencia de un éster de ácido cloroacético y glicólico (GAMA) en una cantidad de 0,9% y ácido glicólico (GA) en una cantidad de 0,4% en el producto después de la hidrogenación. La mezcla de reacción después de la hidrogenación era amarilla, mientras que los efluentes gaseosos de la etapa de hidrodeshalogenación que pasaban por el depurador alcalino eliminando el cloruro de hidrógeno colorearon la solución de amarillo. Se encontraron cantidades mínimas de acetaldehído (120 ppm) en la mezcla de reacción, pero no fue posible medir con precisión la concentración de este compuesto debido a su volatilidad y reactividad.
La mezcla se sometió a destilación al vacío después de hidrodeshalogenación, en cuya etapa se separó por destilación el ácido acético. Se repitió la destilación para eliminar por destilación el ácido monocloroacético puro. El producto (MCAA) se recogió como un destilado incoloro. El color en la escala Pt-Co fue de 10 unidades. La destilación se detuvo cuando el residuo en el fondo de la columna bloqueó la operación adicional y el destilado comenzó a adquirir un color amarillo. Como un residuo de la destilación, se obtuvieron 11 kg de una sustancia similar al alquitrán, con un contenido de aproximadamente 45% de MCAA. El resto fue fracción polimérica, cuya composición no fue analizada. La relación entre la cantidad de residuos pesados y la cantidad de producto recibido es de 0,051.
Ejemplo 2.
Una muestra de una mezcla de una composición como en el caso de la mezcla utilizada en el ejemplo 1 se sometió al proceso de destilación a presión reducida para recuperar fracciones volátiles que contienen cloruros de ácido. Después de la destilación, la mezcla tenía la siguiente composición: 75,1% de MCAA, 5,2% de DCAA, 17,0% de AcOH, 0,2% de cloruro de acetilo, 0,4% de cloruro de cloroacetilo, 1,9% de anhídrido acético y 0,2% de HCl.
Se pasó una mezcla de esta composición a través de un mezclador estático a un caudal de aproximadamente 3 kg/h, en el que también se dosificó agua en cantidades de 30 g/h, tras lo cual la mezcla que contenía agua se llevó al recipiente con un agitador con un volumen operativo de 7 litros. Después de dos horas de hidrólisis, se tomó una muestra y se analizó el contenido de agua de la mezcla. Se encontró que la concentración de agua era del 0,54%. A continuación, la mezcla de proceso del tanque de hidrólisis comenzó a agregarse de manera continua al receptor, el cual estaba equipado con un agitador y salida para efluentes gaseosos, manteniendo un
nivel constante de líquido en el tanque de hidrólisis. El tiempo de hidrólisis fue de 2 horas, mientras se mantuvo una temperatura de 130 °C en el tanque. El contenido de agua de la mezcla se determinó al final de la hidrólisis. La concentración de agua fue del 0,53%, por lo que no se encontró presencia de cloruros y anhídridos de ácido en el agua. La mezcla en el receptor se trató con cloruro de acetilo en una cantidad de 23,6 g/kg de líquido y se determinó el contenido de agua y cloruro de acetilo después de mezclar a fondo. El contenido de agua fue de 60 ppm, mientras que no se encontró presencia de cloruros de ácido. A continuación, se empezó a añadir líquido para hidrodeshalogenación de la misma forma y en las mismas condiciones que en el ejemplo 1.
El producto obtenido por hidrodeshalogenación fue de color pajizo, lo que se relaciona con la formación de cantidades insignificantes de acetaldehído. Sin embargo, el producto contenía solo 0,015% de GAMA y menos de 100 ppm de ácido glicólico.
El proceso de hidrodeshalogenación se completó después de 80 horas y la mezcla de productos que se obtuvo se sometió a destilación al vacío para separar el ácido acético, después de lo cual se repitió la destilación para destilar el MCAA. El producto (MCAA) se recogió como un destilado incoloro. El color en la escala Pt-Co fue de 10 unidades.
Al mismo tiempo, se obtuvieron 1320 g de una sustancia similar al alquitrán, con un contenido de aproximadamente 50% de MCAA, como residuo de la destilación. La relación entre la cantidad de residuos pesados y la cantidad de producto recibido es de 0,0055.
Ejemplo 3.
Una muestra de la mezcla usada en los ejemplos 1 y 2 se sometió a reacción con agua en las mismas condiciones que en el ejemplo 2. La masa de la muestra fue de 2000 g. La hidrólisis también se llevó a cabo durante 120 minutos. El exceso de agua se midió después de este tiempo, fue de 0,51%.
Se midieron 64,5 g de cloruro de cloroacetilo y se añadieron a la mezcla, después de lo cual se agitó durante aproximadamente 10 minutos. El contenido de agua medido en la mezcla obtenida fue de 20 ppm. La mezcla preparada de esta manera se sometió luego a hidrodeshalogenación. Las condiciones de hidrodeshalogenación fueron las mismas que en los ejemplos 1 y 2. El producto obtenido tenía un color amarillo claro. El producto no contiene GAMA ni ácido glicólico en cantidades que permitan determinar la concentración de estas impurezas. Después de realizar una destilación al vacío para separar el exceso de ácido acético, el producto se sometió a una destilación final al vacío. El producto (MCAA) se recogió como un destilado incoloro. El color en la escala Pt-Co fue de 10 unidades. El líquido tomado, en una cantidad de 80 g, era una mezcla de color tostado de baja viscosidad. El contenido de MCAA del líquido tomado fue del 87,5%. La relación entre la cantidad de residuos pesados y la cantidad de producto obtenido fue de 0,01 (por cada residuo en forma de fracciones pesadas con un contenido de 50% de MCAA).
Ejemplo 4.
La mezcla obtenida en el ejemplo 1 que contenía 68% de MCAA, 4,5% de DCAA, 21,2% de ácido acético y 2,6% de cloruro de acetilo, 1,8% de cloruro de cloroacetilo, 1,2% de anhídrido acético y 0,7% de cloruro de hidrógeno se sometió a destilación al vacío para separar las fracciones volátiles que contenían cloruros de ácido. Se determinó la concentración de los cloruros y anhídridos individuales en la mezcla. El contenido de cloruro de acetilo fue del 0,2%, cloruro de cloroacetilo al 0,4%, anhídrido acético al 1,7% y HCl al 0,16%. Se realizó una serie de cuatro experimentos de acuerdo con la descripción del ejemplo 3 utilizando la mezcla obtenida. La etapa de hidrólisis y la reacción del exceso de agua con cloruro de acetilo se realizaron de tal manera que se obtuvieron las siguientes concentraciones de agua en la mezcla antes de la hidrodeshalogenación en 4 intentos sucesivos: experimento 1: 90 ppm, experimento 2: 75 ppm, experimento 3: 94 ppm, experimento 4: 50 ppm. Se obtuvo un producto incoloro ultrapuro (MCAA) después de realizar la doble destilación al vacío para separar el ácido acético y destilar el producto final.
Claims (12)
1. Un procedimiento de obtención de ácido monocloroacético incoloro de alta pureza que comprende la cloración de ácido acético con cloro en presencia de un catalizador, seguida de la recuperación del catalizador mediante destilación al vacío y la purificación del producto en bruto líquido restante mediante su hidrodeshalogenación en la presencia de un catalizador que contiene metal del grupo X de la tabla periódica de los elementos y luego destilación al vacío, caracterizado porque:
a. la hidrólisis se realiza en anhídridos y cloruros de ácido presentes en la corriente del producto líquido obtenido después de la etapa de recuperación del catalizador, por lo que la hidrólisis se realiza con un exceso continuo de agua con respecto al contenido de cloruros y anhídridos de modo que la concentración de agua en la mezcla que pasa a la siguiente etapa está entre 0,05 y 5% en peso, a una temperatura de entre 50 a 160 °C, y luego
b. el exceso de agua se elimina mediante una reacción con cloruros de ácido agregados de modo que la concentración de agua en la mezcla de reacción que ingresa al proceso de hidrodeshalogenación es inferior al 2%, en el que la cantidad de cloruros agregados no es mayor que la cantidad de agua contenida en la mezcla después de la etapa de hidrólisis.
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la hidrólisis de los anhídridos y cloruros de ácido se realiza en un reactor o en un tanque intermedio o en una cascada de reactores con un tiempo de retención total de entre 30 minutos y 12 horas.
3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de agua en la mezcla de reacción que ingresa en el proceso de hidrodeshalogenación es inferior al 1% en peso, preferentemente inferior al 0,01% en peso.
4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la hidrodeshalogenación se realiza mediante el producto en bruto con hidrógeno en presencia de un catalizador de paladio o platino.
5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el catalizador se asienta sobre un medio en forma de polvo, gránulos o extrusiones de carbón activado, sílice o zeolita.
6. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el proceso de hidrodeshalogenación se realiza en una fase líquida o gaseosa.
7. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el proceso de hidrodeshalogenación se realiza en la fase líquida en un reactor con lecho catalítico fijo.
8. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el proceso de hidrodeshalogenación se realiza en la fase líquida en un reactor de circulación.
9. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque el proceso de hidrodeshalogenación se realiza en la fase gaseosa en un reactor con un lecho catalítico fijo.
10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el reactor o cascada de reactores, en el que se realiza la hidrólisis de los anhídridos, permite que el líquido en el interior se pueda mezclar.
11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la etapa de hidrólisis de los anhídridos, el exceso de agua está dentro del intervalo de 0,2 a 5% en peso.
12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque durante la etapa de hidrólisis de los anhídridos, el exceso de agua está dentro del intervalo de 0,3 a 0,7% en peso.
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