MX2014009587A - Metodo para producir alcoholes. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para elaborar alcoholes que involucra la formación de ésteres de alcohol a partir de haluros de alcano y una solución de sales metálicas de ácidos orgánicos para producir ésteres gaseosos de alcohol para reacción con hidróxidos de metal o magnesio para formar el alcohol y la sal de metal de los ácidos orgánicos. En un método de mejoramiento, se producen ésteres de alcohol de fase líquida en lugar de los ésteres de alcohol gaseosos a partir de haluros de alcano y una solución de sales de metal de ácidos orgánicos cuyos ésteres de alcano son menos solubles en agua que aquellos del haluro de alcano y tratar el éster de alcohol formado con hidróxidos de metal o magnesio para formar el alcohol y la sal de metal de los ácidos orgánicos.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR ALCOHOLES CAMPO DE LA INVENCIÓN La descripción se refiere a un método para elaborar alcoholes, y más específicamente alcand és, a partir de alcanos, y más específicamente a partir de haluros de alcano.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los alcoholes son producidos industrialmente a partir de la hidratación directa de alquenos, tales como etileno, o del craqueo de fracciones apropiadas de petróleo crudo destilado (o fraccionado). Mientras las demandas para alcoholes, y especialmente para etanol, continúan incrementando, las reservas de petróleo crudo continúan siendo agotadas. Sin embargo, los procesos de hidratación de alqueno y fraccionamiento y craqueo del petróleo crudo son los mismos procesos energéticos intensivos.

Permanece una necesidad por lo tanto, de un método para producir alcoholes a partir de materiales de partida más fácilmente disponibles y de un proceso el cual no requiere la entrada de energía necesaria para la producción de alcohol industrial actual.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La descripción proporciona un método para elaborar alcoholes. Más específicamente, un método descrito ilustrativo comprende hacer reaccionar un gas de alcano con un gas de halógeno en un reactor de halogenación para formar una mezcla del producto de reacción de halogenación gue comprende una mezcla de haluro de alcano y haluro de hidrógeno; poner en contacto la mezcla del producto de reacción de halogenación con una sal orgánica de metal de este modo formando una mezcla del producto del extractor de un haluro de metal, éster orgánico, y ácido orgánico; separar la mezcla de éster orgánico y ácido orgánico del haluro de metal; oxigenar el haluro de metal para formar gases que contienen haluro y un óxido de metal; separar el óxido de metal de los gases que contienen haluro; mezclar el óxido de metal con agua para formar una suspensión de óxido de metal; mezclar la suspensión de óxido de metal con un flujo contracorriente de la mezcla de éster orgánico y ácido orgánico para formar un producto crudo que comprende alcanol y una sal orgánica de metal.

En un método de mejoramiento de elaboración de alcoholes, el método descrito involucra formar la fase liquida de ésteres de alcohol a partir de haluros de alcano líquidos y una solución de sales de metal de ácidos orgánicos cuyos ésteres de alcanos son menos solubles en agua que aquellos del haluro de alcano y tratar el éster de alcohol formado con hidróxidos de metal o magnesio para formar el alcohol y la sal de metal de los ácidos orgánicos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Los dibujos ilustran una forma ejemplar de la descripción; se entiende, sin embargo, que esta descripción no está limitada a los arreglos precisos e instrumentación mostrada en los dibujos.

La Figura 1 es un diagrama esquemático de una modalidad del proceso descrito.

La Figura 2 es un diagrama esquemático de un método ilustrativo alternativo del proceso descrito.

La Figura 3 es un diagrama esquemático de otro aspecto del método del proceso descrito.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La descripción es un método para elaborar alcoholes. La descripción es un método para producir alcoholes orgánicos, que incluyen por ejemplo, metanol, etanol, propanol, y combinaciones de los mismos.

En una modalidad ilustrativa, la presente descripción proporciona un método que comprende: hacer reaccionar un alcano con un gas de halógeno en un reactor de halogenaciones para formar una mezcla del producto de reacción de halogenación que comprende una mezcla de haluro de alcano y haluro de hidrógeno; poner en contacto la mezcla del producto de reacción de halogenación con una sal orgánica de metal de este modo formando una mezcla del producto del extractor de un haluro de metal, sal orgánica, éster orgánico, y ácido orgánico; separar la mezcla de éster orgánico y ácido orgánico a partir del haluro de metal; oxigenar el haluro de metal para formar gases gue contienen haluro y un óxido de metal; separar el óxido de metal de los gases que contienen haluro; mezclar el óxido de metal con agua para formar una suspensión de óxido de metal; mezclar la suspensión de óxido de metal con un flujo contracorriente de la mezcla de éster orgánico y ácido orgánico para formar un producto crudo que comprende alcanol y una sal orgánica de metal.

En una modalidad de mejoramiento ilustrativo alternativa, la presente descripción proporciona un método que comprende: hacer reaccionar un alcano con un gas de halógeno en un reactor de halogenaciones para formar una mezcla del producto de reacción de halogenación que comprende una mezcla de haluro de alcano y haluro de hidrógeno; poner en contacto la mezcla del producto de reacción de halogenación con una sal orgánica de metal bajo condiciones acuosas de este modo formando una mezcla acuosa de producto del extractor de un haluro de metal soluble, y un éster inorgánico insoluble; separar el éster orgánico insoluble a partir del haluro de metal acuoso; oxigenar el haluro de metal para formar gases que contienen haluro y un óxido de metal; separar el óxido de metal de los gases que contienen haluro; mezclar el óxido de metal con agua para formar una suspensión de óxido de metal; mezclar la suspensión de óxido de metal con un flujo contracorriente de la mezcla de éster orgánico insoluble y sal orgánica insoluble para formar un producto crudo que comprende alcanol.

En aún otro método de mejoramiento ilustrativo alternativo de elaboración de alcoholes, la presente descripción proporciona un método para la producción de alcoholes que comprende: poner en contacto un gas de alcano con una solución saturada acuosa de haluro para retirar el haluro a partir de la solución para formar una mezcla de producto de un alcano y un haluro; hacer reaccionar un gas de halógeno con la mezcla de haluro de alcano para formar un haluro de alquilo, un dihaluro de alquilo, un trihaluro de alquilo, y gases de haluro de hidrógeno; neutralizar el dihaluro de alquilo, el trihaluro de alquilo, y los gases de haluro de hidrógeno con una suspensión de hidróxido de magnesio; enfriar los gases a partir de la etapa de neutralización a una temperatura para licuar los gases para formar gases licuados; mezclar los gases licuados con una solución de butirato o benzoato de magnesio para formar una solución acuosa de ésteres etílicos de butirato o benzoato; separar los ásteres etílicos de butirato o benzoato en la solución acuosa los cuales son insolubles en agua a partir del agua en la solución acuosa para formar una capa insoluble de éster que comprende ásteres etílicos de butirato o benzoato y una capa acuosa que contiene haluro de magnesio; poner en contacto la capa insoluble de éster con una suspensión de hidróxido de magnesio para formar un alcohol.

Los alcanos útiles en varias modalidades de los métodos descritos pueden ser seleccionados a partir del grupo que consiste de alcanos C1-C20, que incluyen muy preferiblemente, metano, etano, propano, butano y mezclas de los mismos. Todas las combinaciones y subcombinaciones de tales alcanos están incluidas y descritas en la presente. Por ejemplo, los alcanos pueden comprender una mezcla de metano y etano; o en la alternativa, una mezcla de metano y propano; o en la alternativa, una mezcla de etano y butano. En la alternativa, el alcano puede comprender solamente un alcano único. Por ejemplo, el alcano puede comprender metano sin ningún otro componente alcano; o en la alternativa, el alcano puede comprender etano sin ningún otro componente alcano; o en la alternativa el alcano puede comprender propano sin ningún otro componente alcano.

Los gases de halógeno útiles en varias modalidades de los métodos descritos pueden ser seleccionados a partir del grupo que consiste de gas de cloro, gas de bromo, gas de yodo, y combinaciones de los mismos. Todas las combinaciones y subcombinaciones de tales gases de halógeno están incluidas y descritas en la presente. Por ejemplo, los gases de halógeno pueden comprender una mezcla de gases de cloro y bromo; o en la alternativa los gases de halógeno pueden comprender una mezcla de gases de cloro y yodo. En la alternativa, el gas de halógeno útil en la etapa de halogenaciones del método descrito puede comprender solamente un gas de halógeno único. Por ejemplo el gas de halógeno puede ser gas de bromo; o en la alternativa, el gas de halógeno puede ser gas de cloro. El gas de halógeno o gases usados en el reactor de halogenación puede ser suministrado directamente en el reactor de halogenaciones, como por ejemplo, por inyección a través de una linea de suministro dedicada. Alternativamente, el gas de halógeno o gases usados en el reactor de halogenación pueden ser formados in situ en el reactor de halogenación.

Sales de metal orgánicas útiles en el método descrito de la Figura 1 pueden ser seleccionadas a partir del grupo que consiste de formiato de metal, acetato de metal, benzoato de metal, y combinaciones de los mismos. El metal de la sal orgánica de metal en varias modalidades del método descrito de la Figura 1 puede ser seleccionado a partir de Magnesio, Zinc, y combinaciones de los mismos, por ejemplo. Todas las combinaciones y subcombinaciones de las sales orgánicas de metal se describen e incluyen en la presente. Por ejemplo, la sal orgánica de metal puede ser formiato de magnesio, acetato de zinc, benzoato de magnesio, clorobenzoato de zinc, dicloroacetato de zinc, o cualquier combinación de dos o más de los anteriores. Sales orgánicas de metal útiles en los métodos de mejoramiento descritos abajo, son seleccionadas con base en la solubilidad en agua del haluro de alcano con el cual la sal orgánica de metal se hace reaccionar y el producto de éster de alcano resultante a partir de tal reacción en agua. Específicamente, si el producto de éster de alcano tiene una solubilidad que es menor que el producto de éster de alcano, precipitará del agua en una capa insoluble la cual puede ser fácilmente separada a partir del haluro metálico el cual permanece en el agua. Esta separación del éster de alcano insoluble a partir del haluro metálico permite al haluro metálico ser procesado corriente abajo independiente de la corriente de éster de alcano para formar el hidróxido metálico requerido para ser puesto en contacto con el éster de alcano para formar el alcohol de alcano. Si, sin embargo, el producto de éster de alcano tiene una solubilidad que es mayor que la solubilidad del haluro de alcano reactivo, el producto de éster de alcano no precipitará del agua sino permanecerá con el haluro metálico como una mezcla en el agua; no es posible hacer la reacción del haluro metálico en hidróxido metálico. La sal orgánica de metal puede ser un benzoato de magnesio o un butirato de magnesio o un salicilato de magnesio, por ejemplo, las cuales son las sales de magnesio de ácido benzoico, ácido butírico, y ácido salicílico, respectivamente. Cuando se usa butirato de magnesio, por ejemplo, la solubilidad del bromuro de etilo en agua es 0.91 gramos por 100 mi de agua, o 0.0835 moles por 1000 mi de agua y la solubilidad del butirato de etilo es 0.68 gramos por 100 mi de agua o 0.059 moles por 1000 mi. Debido a que la solubilidad del butirato de etilo es menor que la solubilidad del butirato de magnesio en agua, el butirato de etilo precipitará del agua como una capa insoluble de conformidad con las enseñanzas de esta descripción. Cuando se usa formiato de metilo, sin embargo, la solubilidad del formiato de metilo es mayor que la solubilidad del bromuro de etilo y por lo tanto el formiato de metilo permanecerá con el bromuro de etilo en la solución acuosa.

En una modalidad del método descrito de la Figura 1, el alcano es metano, la sal orgánica de metal es formiato de magnesio, el gas de haluro es gas de bromo, y el alcanol es metanol.

En una modalidad alternativa con todos los métodos descritos, la descripción proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que el gas de halógeno es gas de cloro.

En una modalidad alternativa con todos los métodos descritos, la descripción proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que el gas de halógeno es una mezcla de gases de bromo y cloro.

En una modalidad alternativa con todos los métodos descritos, la descripción proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que el alcano es etano.

En una modalidad alternativa con todos los métodos descritos, la descripción proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que el alcano es propano.

En una modalidad alternativa con todos los métodos descritos, la descripción proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que el alcano es butano.

En una modalidad alternativa con todos los métodos descritos, la descripción proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que el alcano es una mezcla de metano y etano.

En una modalidad alternativa de la Figura 1, la invención proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que la sal orgánica de metal es acetato de magnesio.

En una modalidad alternativa de todos los métodos descritos, la invención proporciona un método para elaborar alcand és excepto que la sal orgánica de metal es benzoato de magnesio.

En una modalidad alternativa de todos los métodos descritos, la invención proporciona un método para elaborar alcand és excepto que la sal orgánica de metal es benzoato de zinc.

En una modalidad alternativa de la Figura 1, la invención proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que la sal orgánica de metal es acetato de magnesio. En una modalidad alternativa de la Figura 1, la invención proporciona un método para elaborar alcanoles excepto que la sal orgánica de metal es formiato de zinc.

Las varias etapas del método descrito pueden ser conducidas en cualquier reactor apropiado. Por ejemplo, en la descripción de ambos métodos, la etapa de oxigenar el haluro de metal puede ocurrir en un reactor de lecho fluidizado, de otro modo conocido como un reactor de fluo-sólidos. En algunas modalidades del método descrito la etapa de poner en contacto la mezcla del producto de reacción de halogenación con una sal orgánica de metal ocurre en una columna envasada con un material de envasado inerte. Cualquiera de uno o más materiales inertes como son conocidos en la téenica pueden ser usados en la etapa de poner en contacto la mezcla del producto de reacción de halogenaciones con una sal orgánica de metal, que incluyen por ejemplo saddles Berl. En algunas modalidades de los métodos descritos, la etapa de poner en contacto la mezcla del producto de reacción de halogenación con una solución de sal orgánica de metal ocurre haciendo fluir la mezcla del producto de reacción de halogenación contra un flujo contracorriente de la sal orgánica de metal.

En algunas modalidades, los métodos descritos comprenden además, retirar el bromo a partir de los gases que contienen bromo y recielar el bromo en el reactor de halogenaciones en el caso de la Figura 1 y un reactor de bromación en el caso de la Figura 2.

Los reactores, condensadores, mezcladores, reactor de destilación, decantador, y otro equipo usado en las modalidades ilustrativas mostradas en las Figuras, son bien conocidos en función y operación.

En ciertas modalidades del método descrito, la relación molar de gas de alcano a halógeno puede ser mayor de 2:1. Todos los valores y subintervalos individuales mayores de una relación 2:1 están incluidos en la presente y descritos en la presente; por ejemplo, la relación molar de gas de alcano a halógeno puede estar desde un limite inferior de 2:1, 2.2:1, 2.4:1, 2.6:1, 2.8:1, 3:1, 3.5:1, 3.8:1, 4:1; 4.2:1. En al menos un aspecto de la presente descripción la relación molar de gas de alcano a halógeno es mayor que o igual a 4:1. La etapa de halogenaciones en todos los métodos en donde el gas de alcano y halógeno se hacen reaccionar para formar un haluro de alcano y el haluro de hidrógeno es, en algunas modalidades de los métodos descritos, autocatalitico después del inicio. En tales modalidades, la reacción de halogenaciones puede ser iniciada por aplicación de calor a una temperatura entre 350 y 450°C. Todos los valores y subintervalos individuales desde 350 y 450°C están incluidos en la presente y descritos en la presente; por ejemplo, la temperatura de inicio de reacción de halogenación puede estar desde un limite inferior de 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, o 440°C hasta un limite superior de 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440 o 450°C. Por ejemplo, la temperatura de inicio de reacción de halogenación puede estar en el intervalo desde 350 hasta 380°C, o en la alternativa, la temperatura de inicio de reacción de halogenación puede estar en el intervalo desde 380 hasta 400°C, o en la alternativa, la temperatura de inicio de reacción de halogenación puede estar en el intervalo desde 400 hasta 450°C.

En modalidades alternativas, la reacción de halogenaciones puede ser iniciada a temperaturas inferiores en la presencia de radiación ultravioleta. En tales modalidades, la temperatura de inicio de reacción de halogenaciones puede estar en el intervalo desde 250 hasta 350°C. Todos los valores y subintervalos individuales de 250 y 350°C están incluidos en la presente y descritos en la presente; por ejemplo, la temperatura de inicio de reacción de halogenación puede estar desde un limite inferior de 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, o 340°C hasta un limite superior de 260, 270,280, 290, 300, 310, 320, 330, 340 o 350°C, por ejemplo, la temperatura de inicio de reacción de halogenación puede estar en el intervalo desde 250 hasta 280°C, o en la alternativa, la temperatura de inicio de reacción de halogenación puede estar en el intervalo desde 280 hasta 300°C, o en la alternativa, la temperatura de inicio de reacción de halogenación puede estar en el intervalo desde 300 hasta 350°C.

Después del inicio, en algunas modalidades del método descrito, el calor generado por la reacción de halogenación es suficiente para mantener la reacción de halogenación .

Los siguientes ejemplos y descripción de los dibujos son un ejemplo de una o más modalidades de los métodos descritos y no se pretende limitar el alcance de la descripción .

EJEMPLOS EJEMPLO ORIGINAL 1 Con referencia a la Figura 1, el gas natural que comprende metal entra a una cámara de mezclado 1 a través de la linea 2 en la cual se mezcla con vapor de bromo que entra de la cámara de mezclado 1 a través de la linea 3. La mezcla de vapor de bromo/gas natural pasa en el reactor de halogenaciones 5 en donde el bromuro de metilo y ácido bromhidrico se forman. La mezcla del producto de reacción de halogenaciones la cual puede comprender además gases sin reaccionar, pasa a través de la linea 6 al condensador 7 en donde la mezcla es enfriada. Después del enfriamiento, la mezcla del producto de reacción de halogenación se pasa a través de la linea 8 y fluye hacia arriba en el extractor 9 a través de un material de envasado inerte 10 (no mostrado) contra un contraflujo de solución de formiato de magnesio la cual entra al extractor 9 a través de la linea 38. Se forma bromuro de magnesio y la solución de bromuro de magnesio sale del extractor 9 a través de la linea 11. También formado en el extractor 9 está formiato de metilo y gases de ácido fórmico los cuales salen del extractor 9 a través de la linea 12. La solución de bromuro de magnesio entra al reactor 13 en donde se calienta y se hace reaccionar con oxigeno que entra a través de la linea 16. Los gases que contienen bromo se guían del reactor 13 a través de la línea 17 al enfriador 18 donde la mayoría del bromo es recuperado y sale del enfriador 18 a través de la línea 19. Los gases que contienen trazas de bromo se guían del enfriador 18 al absorbedor 20 a través de la línea 21, en donde los gases son puestos en contacto con un contraflujo de solvente, de este modo recuperando el resto del bromo. Los gases libres de bromo pueden ser ventilados o de otro modo enrutados a través de la línea 22. El solvente que contiene bromo sale del fondo del absorbedor 20 y entra a la parte superior del extractor 23 a través de la línea 24. En el extractor 23, el solvente que contiene bromo es puesto en contacto con metano que entra al extractor 23 a través de la línea 39, de este modo extrayendo el bromo del solvente que contiene bromo. El solvente extraído puede ser recuperado del fondo del extractor 23 y bombeado usando una bomba 26 a través de la línea 28 en la parte superior del absorbedor 20. El óxido de magnesio del reactor de oxidación 13 entra al reactor 29 a través de la línea 30. Se agrega agua al reactor 29 a través de la línea 31. Se forma una suspensión de óxido de magnesio en el reactor 29 y se pasa a través de la línea 32 en la parte superior del extractor 33 en donde la suspensión de óxido de magnesio es puesta en contacto con un contraflujo de gases de ácido fórmico y formiato de metilo.

En el extractor 33, se forma metanol y sale del extractor 33 al condensador 34. El condensador 34 enfria el metanol el cual es recolectado a través de la linea 35. Los productos de gas del extractor 33 los cuales son sustancialmente libres de metanol se pasan en una cámara de mezclado 1 a través de la linea 36. La solución de formiato de magnesio deja el extractor 33 a través de la linea 38 a través de la cual se pasa en el extractor 9.

De manera ventajosa, el bromuro de magnesio, el haluro metálico liquido en la linea 11, se separa del formiato de metilo liquido, el éster de alcano, bajo condiciones gaseosas en el extractor 9 en el Ejemplo 1 como sigue: (1) Formiato Metálico (1) + Bromuro de Metilo (1) ® Formiato de metilo (g) + Bromuro de Magnesio (1) En otras palabras, la siguiente es la condición para la separación del éster de alcano a partir del haluro de alcano en una reacción: (2) Sal Orgánica Metálica (1) + Haluro de Alcano (1) ® Éster de Alcano (g) + Haluro Metálico (1) la cual permite el procesamiento del bromuro de magnesio liquido por el reactor de oxidación 13 y reactor 29 para la formación de una suspensión de óxido de magnesio encontrado en la linea 6 requerido para formar el alcanol de metilo. Más específicamente, el alcohol se forma por reacción del hidróxido de magnesio liquido, el hidróxido metálico liquido en la linea 6, y gas de formiato de metilo, el gas de áster de alcano en la linea 12 para formar la sal metálica liquida, el áster de metal en la linea 38, y el gas de metanol, el alcohol de alcano que entra al condensador 34 para condensación y recuperación como sigue: (3) Formiato de metilo (g) + Hidróxido de Magnesio (1) ® Metanol (g) + Formiato de magnesio (1) EJEMPLOS DE MEJORAMIENTO En los Ejemplos de Mejoramiento, en el punto donde los ásteres de alcanos se forman a partir de la reacción del haluro de alcano liquido y la sal orgánica metálica de conformidad con la ecuación química 3 anterior, la reacción ocurre de manera ventajosa bajo condiciones de manera que los ásteres de alcano formados son insolubles en la solución acuosa que contiene los haluros de alcano líquidos y la sal orgánica de metal líquida como los reactivos. Esto permite la separación de los ásteres de alcano líquidos a partir del haluro metálico líquido de manera que el haluro metálico líquido puede ser procesado además en la suspensión de óxidos metálicos que pueden hacerse reaccionar con el áster líquido para formar el alcohol de alcano. De manera ventajosa, los haluros de alcano que son puestos en contacto con la sal orgánica metálica en los Ejemplos de Mejoramiento son seleccionados de manera que los ésteres de alcano formados a partir de la reacción del haluro de alcano y la sal orgánica metálica tienen una solubilidad en agua que es menor que la solubilidad del haluro de alcano en agua. Si el producto de áster de alcano tiene una solubilidad que es menor que la solubilidad del haluro de alcano reactivo, entonces el producto de áster de alcano precipitará del agua en una capa insoluble la cual puede ser fácilmente separada del haluro metálico el cual permanece en el agua. Esta separación del áster de alcano insoluble a partir del haluro metálico permite al haluro metálico ser procesado corriente abajo independiente de la corriente del áster de alcano para formar el hidróxido metálico requerido para ser puesto en contacto con el áster de alcano para formar el etanol de alcano. Si, sin embargo, el producto de áster de alcano tiene una solubilidad que es mayor que la solubilidad del haluro de alcano reactivo, el producto de áster de alcano no se precipitará del agua sino permanecerá con el haluro metálico como una mezcla en el agua; haciendo la reacción del haluro metálico en hidróxido metálico imposible.

EJEMPLO DE MEJORAMIENTO 1 El Ejemplo de Mejoramiento 1 usa el mismo proceso y equipo como se muestra en la Figura 1, excepto que el equipo 9 el cual es un extractor en el Ejemplo 1 es reemplazado con un separador en el Ejemplo 2 con el propósito de separar ásteres de alcano de haluros de metal en la mezcla de productos que se forma en el separador. Como se discute previamente, los ásteres de alcano en el Ejemplo de Mejoramiento 1 se forman a partir de la reacción del haluro de alcano liquido y la sal orgánica metálica, de manera que la reacción ocurre de manera ventajosa bajo condiciones de manera que los ásteres de alcano formados son insolubles en la solución acuosa que contiene los haluros de alcano líquidos y la sal orgánica de metal líquida como los reactivos. Más específicamente, los ásteres de alcano formados en el separador 9 en el Ejemplo de Mejoramiento 1 son elegidos por tener una solubilidad en agua que es menor que la solubilidad del haluro de alcano en agua.

En otras palabras, lo siguiente es la condición para la separación del áster de alcano a partir del haluro de alcano en una reacción en el Ejemplo de Mejoramiento 1: (4) Sal Orgánica Metálica (1) + Haluro de Alcano (1) ® Ester de Alcano (1) + Haluro Metálico (1) Como se puede ver en la ecuación química 4, el áster de alcano permanece como un líquido en la mezcla del producto en esta reacción. En el Ejemplo de Mejoramiento 1, un butirato de etilo se usa como el áster de alcano. A partir de la reacción química 4, en el Ejemplo de Mejoramiento 1, el bromuro de etilo es el haluro de alcano de elección como el haluro de alcano para uso como un reactivo a la sal orgánica metálica de conformidad con la siguiente reacción que ocurre en el separador 9: (5) Butirato Metálico (1) + Bromuro de Etilo (1) ® Butirato de etilo (1) + Bromuro de Magnesio (1) Esto es debido a que la solubilidad del bromuro de etilo (es decir, la cual reacciona con la sal orgánica metálica para formar el éster de alcano de conformidad con la ecuación química 5 anterior) en agua es 0.91 gramos por 100 mi de agua, o 0.0835 moles por 1000 mi de agua lo cual es mayor que la solubilidad de butirato de etilo en agua la cual es 0.68 gramos por 100 mi de agua o 0.059 moles por 1000 mi. En otras palabras, la solubilidad del butirato de etilo (es decir, el éster de alcano) en agua es menor que la solubilidad de su bromuro de etilo reactivo (es decir, su reactivo haluro de alcano) en agua. Esto mantiene de manera ventajosa el butirato de etilo en una fase líquida en el separador 9. Puesto que el butirato de etilo líquido es insoluble en agua, el butirato de etilo líquido forma de manera ventajosa una capa insoluble con la capa de solución acuosa de bromuro de magnesio. Esto permite al butirato de etilo líquido ser preparado de manera ventajosa en el separador 9 a partir de la solución de bromuro de magnesio lo cual permite a la solución de bromuro de magnesio ser procesada en la suspensión de óxido de magnesio en la línea 32 requerida para reacción con el butirato de etilo liquido en la linea 12 para formar el etanol en el extractor 33.

EJEMPLO DE MEJORAMIENTO 2 En el Ejemplo de Mejoramiento 2, un benzoato de metilo se usa como el éster de alcano. Como en el Ejemplo de Mejoramiento 1, el benzoato de etil metilo es elegido como el haluro de alcano para uso como un reactivo a la sal orgánica metálica de conformidad con la siguiente de reacción que ocurre en el separador 9: (6) Benzoato Metálico (1) + Bromuro de Metilo (1) ® Benzoato de Metilo (1) + Bromuro de Magnesio (1) Esto es debido a que la solubilidad del bromuro de metilo (es decir, el cual reacciona con la sal orgánica metálica para formar el éster de alcano de conformidad con la ecuación química 6 anterior) en agua es 0.09 gramos por 100 mi de agua, o .0094 moles por 1000 mi de agua la cual es mayor que la solubilidad de benzoato de metilo en agua la cual es 0.157 gramos por 100 mi de agua o .0011532 moles por 1000 mi. En otras palabras, la solubilidad del benzoato de metilo (es decir, el éster de alcano) en agua es menor que la solubilidad de su bromuro de metilo reactivo (es decir, su reactivo haluro de alcano) en agua. Esto mantiene ventajosamente el benzoato de metilo en una fase líquida en el separador 9. Puesto que el benzoato de metilo líquido es insoluble en agua, el benzoato de metilo líquido forma de manera ventajosa una capa insoluble con la solución acuosa de bromuro de magnesio. Esto permite al benzoato de metilo líquido ser separado de manera ventajosa en el separador 9 a partir de la solución de bromuro de magnesio lo cual permite a la solución de bromuro de magnesio ser procesada en la suspensión de óxido de magnesio en la 32 requerida para reacción con el benzoato de metilo líquido en la línea 12 para formar el metanol en el extractor 33.

EJEMPLO DE MEJORAMIENTO 3 En el Ejemplo de Mejoramiento 3, un formiato de metilo se usa como el éster de alcano. En este Ejemplo de Mejoramiento 3, el formiato de metilo se puede ver rápidamente por ser una elección no funcionable puesto que el haluro de metilo para uso como un reactivo a la sal orgánica metálica no sigue la siguiente reacción requerida para mantener el éster de alcano como un líquido en el separador 9 de conformidad con las siguientes enseñanzas de la descripción del mejoramiento: (7) Sal Orgánica Metálica (1) + Haluro de Alcano (1) ® Éster de Alcano (1) + Haluro Metálico (1) Esto es debido a que la solubilidad del bromuro de metilo (es decir, el cual reacciona con la sal orgánica metálica para formar el áster de alcano por consiguiente) en agua es 0.09 gramos por 100 mi de agua, o .0094 moles por 1000 mi de agua la cual es menor que la solubilidad de formiato de metilo en agua la cual es 30.4 gramos por 100 mi de agua o 5.0624479 moles por 1000 mi. En otras palabras, la solubilidad del formiato de metilo (es decir, el áster de alcano) en agua es mayor que la solubilidad de su haluro de metilo reactivo (es decir, su reactivo haluro de alcano) en agua. Como un resultado, el formiato de metilo permanece en la solución acuosa de hidróxido de metal en el separador de liquido 9 como un solvente el cual previene a la solución de bromuro de magnesio ser procesada en la suspensión de óxido de magnesio en la linea 32 requerida para reacción para formar el metanol. En otras palabras, debido a que la solubilidad del formiato de metilo no fue menor que la solubilidad de su bromuro de metilo reactivo, no existe producto de formiato de metilo en la linea 12 para uso en la formación del metanol en el extractor 33. Por el contrario, en el Ejemplo 1, hubo un producto gaseoso de formiato de metilo formado en la linea 12 para uso en la reacción de producción de metanol en el extractor 33 debido a que el extractor 9 evapora el formiato de metilo de la solución de bromuro de magnesio para crear la separación requerida entre el bromuro de magnesio y el formiato de metilo en el extractor 9.

EJEMPLO DE MEJORAMIENTO 4 Con referencia a la Figura 2, el bromo se produce en el reactor de fluo-sólidos 1. El vapor de bromo pasa a través de la linea 3 al condensador 2 donde la mayoría del bromo, típicamente hasta aproximadamente 95%, por ejemplo, puede ser condensado. El vapor de bromo no condensado pasa a través de la línea 5 hasta el absorbedor 4 y se hace fluir contra un contraflujo del agua. Los gases limpios del flujo cruzado son ventilados a la atmósfera a través de la línea 6. El agua saturada con bromo que forma una solución acuosa de satura de bromo pasa a través de la línea 8 al extractor 7. En el extractor 7, la solución saturada acuosa de bromo fluye contra un contraflujo de gas de etano el cual se extrae todo, o sustancialmente todo, del bromo a partir del agua. El etano que contiene el bromo extraído pasa a través de la línea 9 al reactor de bromación 10. El bromo líquido del condensador 2 pasa a través de la línea 11 para vaporizar 12 donde el bromo líquido es vaporizado y precalentado antes de pasar a través de la línea 13 al reactor de bromación 10. El bromo y etano en el reactor de bromación 10 reaccionan para formar gases de bromuro de etilo, dibromuro de etilo, tribromuro de etilo y bromuro de hidrógeno. Estos gases que salen del reactor 10 pasan a través de la línea 15 al reactor de neutralización 14 donde el di-bromuro de etilo, tri-bromuro de etilo, y bromuro de hidrógeno son neutralizados con una suspensión de hidróxido de magnesio que fluye a través de la línea 19 a partir del reactor 18. Los líquidos del reactor de neutralización 14 pasan a través de la línea 32 al reactor de fluo-sólidos 1. Los gases del reactor de neutralización 14 pasan a través de la línea 20 hasta el condensador 12 donde los gases son enfriados.

Estos gases son enfriados a temperaturas por debajo y preferiblemente también por debajo del punto de ebullición del bromuro de etilo. Los productos líquidos del condensador 21 pasan a través de la línea 22 al mezclador intensivo 23, el cual también recibe la solución de butirato o benzoato de metilo del reactor 29 a través de la línea 40. El producto líquido del mezclador intensivo 23 pasa a través de la línea 26 al decantador 27 donde los ésteres etílicos de butirato o benzoato se separan como una capa de éster sustancialmente insoluble (fase líquida 2) a partir de la capa acuosa (fase líquida 1). La capa acuosa que contiene bromuro de magnesio, o fase líquida 1, fluye del decantador 27 a lo largo de la línea 36 al reactor 1. La capa de éster insoluble que contiene ésteres etílicos de butirato o benzoato, o fase líquida 2, fluye del decantador 27 a través de la línea 28 al reactor de destilación 29. En el reactor de destilación 29, la capa de éster insoluble de fase 2 contacta una suspensión de hidróxido de magnesio la cual entra al reactor de destilación 29 a través de la linea 41 del reactor 18. El alcohol (etanol) del reactor de destilación 29 es recuperado como producto a través de la linea 31. El producto sólido del reactor fluo-sólido 1, que contiene óxido de magnesio, fluye a través de la linea 42 al reactor 18 donde contacta el agua que entra al reactor 18 de la linea 34 y reacciona para formar hidróxido de magnesio. El hidróxido de magnesio fluye del reactor 18 al reactor de bromación 10 y reactor de destilación 29.

De manera ventajosa, los haluros de alcano que son puestos en contacto con la sal orgánica metálica en el mezclador intensivo 23 son seleccionados de manera que los ésteres de alcano formados en el mezclador intensivo 23 tienen una solubilidad en agua que es menor que la solubilidad del haluro de alcano en agua. Si el producto de éster de alcano tiene una solubilidad que es menor que la solubilidad del haluro de alcano reactivo, entonces el producto de éster de alcano precipitará del agua en una capa insoluble la cual puede ser fácilmente separada del haluro metálico el cual permanece en el agua. Esta separación del éster de alcano insoluble a partir del haluro metálico permite al haluro metálico ser procesado corriente abajo independiente de la corriente del áster de alcano para formar el hidróxido metálico requerido para ser puesto en contacto con el áster de alcano para formar el alcohol de alcano. Si, sin embargo, el producto de áster de alcano tiene una solubilidad que es mayor que la solubilidad del haluro de alcano reactivo, el producto de áster de alcano no precipitará del agua sino permanecerá con el haluro metálico como una mezcla en el agua; haciendo la reacción del haluro metálico en hidróxido metálico imposible. Por lo tanto, distinto del Ejemplo 1 donde el áster orgánico que va hacia el extractor 33 en la linea 12 es un gas, el áster orgánico que fluye en la línea 28 en el Ejemplo 3 del decantador 27 al reactor de destilación 29 es un líquido; solo como el áster orgánico que fluye en el extractor 33 en la línea 12 en el Ejemplo 2 es un líquido. El áster orgánico líquido puede permitir el uso de equipo más pequeño en el proceso, eliminar la necesidad de una bomba de gas, tener requerimientos de energía inferiores, ser menos costoso y producir más rendimiento de alcohol por unidad de volumen que lo que es posible usando el método del Ejemplo 1.

EJEMPLO DE MEJORAIENTO 5 Un método alternativo ilustrativo para la producción de alcoholes se muestra en la Figura 3 e incluye la etapa de hacer reaccionar: 1. producir un gas de halógeno en un reactor de fluo-sólidos 101, los sólidos que comprenden un metal y un halógeno forman un gas de halógeno y un óxido de metal; 2. condensar el gas de halógeno en un condensador 102, formando un halógeno liquido y un gas que comprende trazas de halógeno, el halógeno liquido puede ser vaporizado en el vaporizador 112 y alimentado a un bromador 110; 3. recuperar las trazas de halógeno a partir del gas absorbiendo las trazas de halógeno en agua, en el absorbedor 104; 4. poner en contacto un alcano con la traza de halógeno absorbido y agua y formando un gas que comprende el alcano y trazas de halógeno (por ejemplo, un gas con una solución saturada acuosa de haluro), en el extractor 107; 5. extraer las trazas de halógeno a partir de la solución para formar una mezcla de producto de un alcano y un haluro; 6. alimentar la mezcla de producto de un alcano y un haluro al bromador 110; 7. hacer reaccionar el halógeno y el alcano en el bromador 110 para formar alcanos halogenados; 8. hacer reaccionar el óxido de metal, formado en el reactor de fluo-sólidos 101, con agua formando un hidróxido de metal en el reactor 118; 9. alimentar una porción del hidróxido de metal a un neutralizador 114; 10. neutralizar al menos una porción de los alcanos halogenados con el hidróxido de metal, formando gases y líquidos neutralizados en el neutralizador 114; 11. alimentar los líquidos neutralizados al reactor de fluo-sólidos 101; 12. condensar una porción de los gases neutralizados en el condensador 121 formando un condensado y un gas; 13. alimentar el gas a partir del condensador 121 al reactor de bromación 110; 14. alimentar el condensado a partir del condensador 121 al mezclador intensivo 123; 15. mezclar, en el mezclador intensivo 123, el condensado a partir del condensador 121 con sal orgánica metálica, alimentada a partir del destilador/reactor 129, formando un líquido que hace reaccionar; 16. decantar el líquido que hace reaccionar en una primera fase líquida y una segunda fase líquida en el decantador 127 en donde la primera fase líquida comprende un halógeno de metal y agua y se alimenta al reactor de fluo sólidos 101; 17. alimentar la segunda fase líquida al destilador/reactor 129 en donde el segundo líquido puede comprender hidróxido de metal; 18. destilación y reacción de la segunda fase líquida en el destilador/reactor 129, remover el alcohol a partir de este; y 19. remover el butirato o benzoato de metal a partir del destilador/reactor 129 y alimentar al mezclador intensivo 123.

En al menos un aspecto del proceso mostrado en la Figura 3, los metales comprendidos en los sólidos alimentados al reactor de fluo-sólidos 101 comprenden magnesio. En este aspecto el óxido de metal alimentado al reactor 110 a partir del reactor de fluo-sólidos 101 comprende MgO. El hidróxido de metal alimentado al neutralizador 114 y destilador/reactor 129, del reactor 118, comprende MgOH. Adicionalmente, el butirato o benzoato de metal alimentado del destilador/reactor 129 comprende butirato o benzoato de magnesio.

En al menos un aspecto adicional del proceso mostrado en la Figura 3, los halógenos comprendidos en los sólidos alimentados al reactor de fluo-sólidos 101 comprenden bromo. En este aspecto del proceso, los halógenos alimentados al bromador 110 comprenden bromo. En al menos un aspecto adicional del proceso conocido en la Figura 3, el alcano alimentado al extractor 107 comprende etano. En este aspecto, el halógeno y alcano alimentados al bromador 110, a partir del extractor 107, comprenden etano. En aún otro aspecto del proceso mostrado en la Figura 3, los halógenos comprendidos en los sólidos alimentados al reactor de fluo-sólidos 101 comprenden bromo y los metales comprendidos en los sólidos alimentados al reactor de fluo-sólidos 101 comprenden magnesio. En este aspecto, el liquido de la fase 1 alimentado al reactor de fluo-sólidos 101, del decantador 127, comprende MgBr2.

Como con los otros Ejemplos de Mejoramiento, el método descrito en conjunto con el Ejemplo de Mejoramiento 5 involucra formar la fase liquida de ésteres de alcohol a partir de haluros de alcano y una solución de sales de metal de ácidos orgánicos cuyos ésteres de aléanos son menos solubles en agua que aquellos del haluro de alcano y tratar el éster de alcohol formado con hidróxidos de metal o magnesio para formar el alcohol y la sal de metal de los ácidos orgánicos.

A partir de todos los ejemplos anteriores y la totalidad de esta descripción, se puede observar lo siguiente. Un método para elaborar alcoholes puede involucrar la formación de ésteres de alcohol a partir de haluros de alcano y una solución de sales metálicas de ácidos orgánicos para producir ásteres de alcohol gaseosos para reacción con hidróxidos de metal o magnesio para formar el alcohol y la sal de metal de los ácidos orgánicos. En un método de mejoramiento, los ásteres de fase liquida de alcohol en lugar de ásteres de alcohol gaseoso son producidos a partir de haluros de alcano y una solución de sales de metal de ácidos orgánicos cuyos ásteres de alcano son menos solubles en agua que aquellos del haluro de alcano y tratar el áster de alcohol formado con hidróxidos de metal o magnesio para formar el alcohol y la sal de metal de los ácidos orgánicos.

Aplicabilidad Industrial Los métodos descritos tienen amplio uso para producir alcoholes a partir de materiales de partida más fácilmente disponibles y pueden proporcionar eficiencias en requerimientos de entrada de energía y costos sobre la producción de alcohol industrial actual a partir de la hidratación directa de alquenos, o del craqueo de fracciones apropiadas de aceite crudo destilado (o fraccionado).

Más específicamente, los métodos de mejoramiento descritos ilustrados por los Ejemplos de Mejoramiento en conjunto con la Figura 1 y los métodos descritos en conjunto con las Figuras 2 y 3, involucran formar la fase líquida de ásteres de alcohol a partir de haluros de alcano y una solución de sales de metal de ácidos orgánicos cuyos ásteres de alcanos son menos solubles en agua que aquellos del haluro de alcano y tratar el áster de alcohol formado con hidróxidos de metal o magnesio para formar el alcohol y la sal de metal de los ácidos orgánicos. En estos métodos de mejoramiento descritos, el áster orgánico liquido puede permitir el uso de equipo más pequeño en el proceso, eliminar la necesidad de una bomba de gas, tener requerimientos de energía inferior, ser menos costosos y producir más rendimiento de alcohol por unidad de volumen que es posible usar el método del Ejemplo Original 1.

La presente descripción puede ser incluida en otras formas sin apartarse del espíritu y los atributos esenciales de la misma, y, por consiguiente, se debe hacer referencia a las reivindicaciones adjuntas, preferiblemente a la especificación anterior, como indica el alcance de la descripción.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un método para la producción de alcoholes caracterizado porque comprende: formar la fase liquida de ésteres de alcohol a partir de haluros de alcano líquidos y una solución de sales de metal de ácidos orgánicos cuyos ésteres de alcano son menos solubles en agua que aquellos del haluro de alcano y tratar el éster de alcohol formado con hidróxidos de metal o magnesio para formar el alcohol y la sal de metal de los ácidos orgánicos.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas de alcano se selecciona a partir del grupo que consiste de metano, etano, propano y mezclas de los mismos.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas de halógeno se selecciona a partir del grupo que consiste de gas de cloro, gas de bromo, y gas de yodo, y mezclas de los mismos.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el alcano es metano, el gas de haluro se selecciona a partir del grupo que consiste de gas de bromo, gas de cloro, y mezclas de los mismos, y el alcohol es metanol.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el alcano es etano, el gas de haluro es gas de bromo, y el alcohol es etanol.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las sales de metal de ácidos orgánicos se seleccionan a partir del grupo que consiste de benzoato de magnesio, butirato de magnesio, o un salicilato de magnesio.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los ácidos se seleccionan a partir del grupo que consiste de ácido benzoico, ácido butírico, y ácido salicílico.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el alcohol se selecciona a partir del grupo que consiste de metanol o etanol.

9. Un método para la producción de alcoholes caracterizado porque comprende: poner en contacto un gas de alcano con una solución saturada acuosa de haluro para retirar el haluro a partir de la solución para formar una mezcla de producto de un alcano y un haluro; hacer reaccionar un gas de halógeno con la mezcla de haluro de alcano para formar un haluro de alquilo, un dihaluro de alquilo, un trihaluro de alquilo, y gases de haluro de hidrógeno; neutralizar el dihaluro de alquilo, el trihaluro de alquilo, y los gases de haluro de hidrógeno pero no el gas de haluro de alquilo con una suspensión de hidróxido de magnesio; enfriar los gases a partir de la etapa de neutralización a una temperatura para licuar al menos, una porción de los ases para formar gases licuados; mezclar los gases licuados con una solución de butirato o benzoato de magnesio para formar una solución acuosa de ásteres etílicos de butirato o benzoato; separar los ésteres etílicos de butirato o benzoato en la solución acuosa, los cuales son insolubles en agua, para formar una capa insoluble de éster que comprende ésteres etílicos de butirato o benzoato y una capa acuosa que comprende agua y haluro de magnesio; poner en contacto la capa insoluble de éster que comprende ésteres etílicos de butirato o benzoato con una suspensión de hidróxido de magnesio para formar un alcohol.

10. Un método para elaborar alcohol caracterizado porque comprende las etapas de hacer reaccionar, en un reactor de fluo-sólidos, sólidos que comprenden un metal y un halógeno formando un gas de halógeno y un óxido de metal; condensar el gas de halógeno para formar un halógeno liquido y un gas que comprende trazas de halógeno; alimentar el halógeno liquido a un bromador; recuperar las trazas de halógeno a partir del gas absorbiendo las trazas de halógeno en agua y extrayendo las trazas de halógeno del agua con un alcano formando un haluro de alcano; absorber las trazas de halógeno a partir del gas que comprende trazas de halógeno con agua; alimentar el haluro de alcano al bromador; hacer reaccionar, en el bromador, el halógeno y el alcano para formar aleanos halogenados; hacer reaccionar el óxido de metal, formado en el reactor de fluo-sólidos, con agua formando un hidróxido de metal; neutralizar al menos una porción de los aléanos halogenados con el hidróxido de metal, formando gases y líquidos neutralizados; alimentar los líquidos neutralizados al reactor de fluo-sólidos; condensar una porción de los gases neutralizados y alimentar la porción de gas al bromador; alimentar la porción liquida de los gases neutralizados condensados a un mezclador intensivo; mezclar la porción liquida de los gases neutralizados condensados con butirato o benzoato de metal, alimentada a partir de un destilador/reactor, y hacerla reaccionar, formando un liquido que reacciona; decantar el liquido que reacciona en una primera fase liquida y una segunda fase líquida; alimentar la primera fase líquida, que comprende un halógeno de metal y agua, al reactor de fluo-sólidos; destilar y hacer reaccionar la segunda fase líquida, en el destilador/reactor, eliminando el alcohol a partir de este; y alimentar el butirato o benzoato de metal, del destilador/reactor, al mezclador intensivo.