Proceso de preparación de nitrilos.

Proceso de preparación de pentenonitrilo, comprendiendo dicho proceso las etapas de:

(i) hacer reaccionar en una zona de reacción una mezcla que comprende 1,3-butadieno (BD) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un catalizador que comprende Ni de valencia cero y un ligando fosforado para producir un producto de reacción que comprende 3-pentenonitrilo (3PN), 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN), adiponitrilo (ADN) y metilglutaronitrilo (MGN);

(ii) destilar el efluente de la zona de reacción de la etapa (i) para eliminar el 1,3-butadieno y para obtener una corriente empobrecida en 1,3-butadieno;

(iii) destilar la corriente empobrecida en 1,3-butedieno de la etapa (ii) para obtener unas corrientes que comprenden una corriente enriquecida en pentenonitrilo y una corriente enriquecida en catalizador; y

(iv) reciclar al menos una parte de la corriente enriquecida en catalizador de la etapa (iii) a la zona de reacción de la etapa (i)

en el que el catalizador atraviesa la zona de reacción junto con los reaccionantes y productos, en el que la corriente empobrecida en 1,3-butadieno de la etapa (ii) se introduce en una columna de destilación que comprende una entrada de alimentación, una salida de extracción superior, una salida de extracción lateral, una salida de extracción de fondo y una sección de rectificación,

en el que la sección de rectificación se proporciona entre la entrada de alimentación y la salida de extracción superior,

en el que la sección de rectificación comprende al menos dos etapas de separación, en el que la corriente enriquecida en pentenonitrilo de la etapa (iii) se saca de la salida de extracción superior,

en el que la corriente enriquecida en catalizador de la etapa (iii) se saca de la salida de extracción de fondo, en el que dicha sección de rectificación comprende adicionalmente un aparato de recogida de líquidos, en el que el aparato de recogida de líquidos se encuentra por encima de la entrada de alimentación,

en el que el líquido se recoge en el aparato de recogida de líquidos y se hace pasar por la salida de extracción lateral para formar una corriente de extracción lateral, y

en el que dicha corriente de extracción lateral comprende metilglutaronitrilo (MGN).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/040676.

Solicitante: INVISTA TECHNOLOGIES S.A.R.L..

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: Kreuzackerstrasse 9 9000 St. Gallen SUIZA.

Inventor/es: MOERBE,LARRY E, CHAO,TSENG H.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de nitrilos de ácidos carboxílicos... > C07C253/10 (a compuestos que contienen enlaces dobles carbono-carbono)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Nitrilos de ácidos carboxílicos (cianógeno o sus... > C07C255/04 (que contienen dos grupos ciano unidos a la estructura carbonada)

PDF original: ES-2533701_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Aunque la siguiente descripción detallada contiene muchos detalles con fines Ilustrativos, un experto habitual en la materia entenderá que muchas variaciones y modificaciones a los siguientes detalles se encuentran dentro del alcance de las formas de realización descritas en el presente documento.

Por consiguiente, las siguientes formas de realización se exponen sin pérdida alguna de generalidad, y sin imponer limitaciones a ninguna invención reivindicada. Antes de describir con mayor detalle la presente descripción, debe entenderse que la presente descripción no se limita a las formas de realización concretas descritas, ya que tales pueden variar. También debe entenderse que la terminología utilizada en el presente documento tiene el fin de describir formas de realización concretas solamente, y no pretende ser limitativa, ya que el alcance de la presente descripción quedará limitado solamente por las reivindicaciones adjuntas.

Algunas abreviaturas y definiciones utilizadas en el presente documento Incluyen las siguientes:

ADN = adiponitrilo; BD = 1,3-butadieno; c2PN = cis-2-pentenonitrilo;

c3PN = cis-3-pentenonitrilo; C8H13CEN = compuestos de mononitrilo cíclicos monoolefinlcos y acfcllcos diolefinicos de fórmula química C8H13CEN; C8Hi4(C=N)2 = compuestos de dinitrilo cíclicos alifáticos y acfcllcos monoolefinicos de fórmula química C8Hi4(CeN)2; dinitrilo o dinitrilos = ADN, MGN y ESN a menos que se limite específicamente; ESN = etilsuccinonitrilo; HCen o HCN = cianuro de hidrógeno (es decir, ácido cianhídrico); 2M2BN = 2-metil-2-butenonitrilo incluidos los isómeros (E)-2M2BN y (Z)-2M2BN a menos que se limite específicamente; 2M3BN = 2-metil-3-butenonitrilo; (E)-2M2BN = (E)-2-metil-2-butenonitrilo; (Z)-2M2BN = (Z)-2- metil-2-butenonitrilo; MGN = 2-metilglutaronitrilo; mononitrilo orgánico = un compuesto orgánico que comprende un único grupo nitrilo, por ejemplo, un pentenonitrilo; dinitrilo orgánico = un compuesto orgánico que comprende dos grupos nitrilo, por ejemplo, ADN; pentenonitrilo o pentenonitrilos = los Isómeros 4PN, 3PN, 2PN, 2M3BN y 2M2BN a menos que se limite específicamente; 2PN = 2-pentenonltrllo Incluidos los isómeros c2PN y t2PN a menos que se limite específicamente; 3PN = 3-pentenonitrilo Incluidos c3PN y t3PN a menos que se limite específicamente; 4PN = 4-pentenonltrllo; ppm = partes por millón en peso a menos que se indique lo contrario; t2PN = trans-2-pentenonitrilo; t3PN = trans-3-pentenonltrllo; VN = valeronltrllo.

Tal como se utiliza en el presente documento, un punto de ebullición (PE) de un compuesto se refiere a la temperatura a la que una forma pura del compuesto entra en ebullición a presión atmosférica. Un punto de ebullición tabulado es la temperatura de un punto de ebullición para un compuesto enumerado en al menos una fuente fiable de la literatura química.

Tal como se utilizan en el presente documento, las expresiones "aparato de destilación" y "columna de destilación" se utilizan Indistintamente, y ambos términos se refieren en general a los equipos para llevar a cabo las etapas de destilación. Para los fines de la presente descripción, se considera que un evaporador instantáneo ("flasher") es una columna de destilación.

En el presente documento se describen procesos para preparar nitrilos, tales como 3PN y ADN. En una forma de realización, se recupera 3PN como producto final. En otra forma de realización, se utiliza 3PN como alimentación en un proceso integrado de preparación de ADN.

Procesos de preparación de 3PN y ADN

El 3-pentenonitrilo se prepara en un proceso que comprende dos etapas. En la primera etapa [es decir, la etapa (a)], se hace reaccionar 1,3-butadleno con cianuro de hidrógeno en una primera zona de reacción (Zi) en presencia de un primer catalizador que comprende níquel de valencia cero (Ni) y un primer ligando fosforado para producir un efluente del reactor que comprende 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN). En la segunda etapa [es decir, la etapa (b)], al menos una parte del 2M3BN preparado en la primera etapa se isomeriza en una segunda zona de reacción (Z2) en presencia de un segundo catalizador que comprende níquel de valencia cero (Ni) y un segundo ligando fosforado para producir un producto de reacción que comprende 3PN.

Puede recuperarse una corriente de efluente que comprende 3PN de la segunda zona de reacción (Z2). También puede recuperarse 3PN por destilación del producto de reacción de la primera zona de reacción (Z-i). El 3PN recuperado puede ponerse en contacto con HCN en una tercera etapa de reacción [es decir, la etapa (c)] en una tercera zona de reacción (Z3) en presencia de un tercer catalizador, que comprende níquel de valencia cero (Ni) y un tercer ligando fosforado. La reacción en la tercera zona de reacción (Z3) tiene lugar en presencia de un promotor ácido de Lewis.

El catalizador introducido en una zona de reacción fluye hacia, a través de y fuera de la zona de reacción junto con los reaccionantes y productos. Cualquier promotor ácido de Lewis introducido en una zona de reacción también atraviesa la zona de reacción junto con el flujo de reaccionantes, productos y catalizador. El catalizador que atraviesa la primera zona de reacción también se denomina en el presente documento "primer catalizador". Este primer catalizador comprende níquel de valencia cero y un primer ligando fosforado. El catalizador que atraviesa la segunda zona de reacción también se denomina en el presente documento "segundo catalizador". Este segundo catalizador comprende níquel de valencia cero y un segundo ligando fosforado.

La primera zona de reacción está sustancialmente libre de promotor ácido de Lewis. Se controla el flujo de catalizador reciclado para evitar la Introducción de promotor ácido de Lewis, que atraviesa la tercera zona de

reacción (Z3), en la primera zona de reacción (Z-i).

Además de 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN), el producto de reacción de la etapa (a) comprende adicionalmente dinitrilos. Estos dinitrilos comprenden adiponitrilo (ADN) y metilglutaronitrilo (MGN). Puede formarse adiponitrilo (ADN) por reacción de 3-pentenonitrilo (3PN) con HCN. Puede formarse metilglutaronitrilo (MGN) por reacción de 2-metil-3-butenon¡trilo (2M3BN) con HCN.

La formación de MGN en la primera zona de reacción (Z-i) es especialmente problemática porque el 2M3BN se convierte antes poder ser recuperado y se isomeriza a 3PN. En un proceso en el que el 3PN se recupera y se hace reaccionar con HCN para formar ADN, la producción de un mol de MGN en la primera zona de reacción (Z-i) da como resultado una pérdida de dos moles de HCN y un mol de BD, que de otro modo podrían convertirse en ADN. Por consiguiente, la producción no deseada de MGN en la primera zona de reacción (Z-i) da como resultado la reducción no deseada del rendimiento de ADN, en base a los moles de HCN y BD que reaccionan.

A medida que el catalizador atraviesa las zonas de reacción primera y segunda, puede reducirse el contenido de níquel de valencia cero del catalizador y pueden producirse subproductos de degradación del catalizador. Estos subproductos de degradación del catalizador comprenden formas oxidadas de níquel, formas oxidadas de ligando y formas hldrollzadas de ligando.

Al menos una parte del catalizador que fluye desde la primera zona de reacción junto con los productos o al menos una parte del catalizador que fluye desde la segunda zona de reacción junto con los productos o al menos una parte del catalizador que fluye desde ambas zonas de reacción primera y segunda junto con los productos se concentra y se recicla a la primera zona de reacción o a la segunda zona de reacción o a ambas zonas de reacción... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Proceso de preparación de pentenonitrilo, comprendiendo dicho proceso las etapas de:

(i) hacer reaccionar en una zona de reacción una mezcla que comprende 1,3-butadieno (BD) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un catalizador que comprende Ni de valencia cero y un ligando fosforado para producir un producto de reacción que comprende 3-pentenonitrilo (3PN), 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN), adiponitrilo (ADN) y metilglutaronitrilo (MGN);

(ii) destilar el efluente de la zona de reacción de la etapa (i) para eliminar el 1,3-butadieno y para obtener una corriente empobrecida en 1,3-butadieno;

(¡II) destilar la corriente empobrecida en 1,3-butedieno de la etapa (ii) para obtener unas corrientes que comprenden una corriente enriquecida en pentenonitrilo y una corriente enriquecida en catalizador; y (iv) reciclar al menos una parte de la corriente enriquecida en catalizador de la etapa (iii) a la zona de reacción de la etapa (i)

en el que el catalizador atraviesa la zona de reacción junto con los reaccionantes y productos, en el que la corriente empobrecida en 1,3-butadieno de la etapa (ii) se introduce en una columna de destilación que comprende una entrada de alimentación, una salida de extracción superior, una salida de extracción lateral, una salida de extracción de fondo y una sección de rectificación,

en el que la sección de rectificación se proporciona entre la entrada de alimentación y la salida de extracción superior,

en el que la sección de rectificación comprende al menos dos etapas de separación, en el que la corriente

enriquecida en pentenonitrilo de la etapa (iii) se saca de la salida de extracción superior,

en el que la corriente enriquecida en catalizador de la etapa (iii) se saca de la salida de extracción de fondo,

en el que dicha sección de rectificación comprende adicionalmente un aparato de recogida de líquidos, en el que

el aparato de recogida de líquidos se encuentra por encima de la entrada de alimentación,

en el que el líquido se recoge en el aparato de recogida de líquidos y se hace pasar por la salida de extracción

lateral para formar una corriente de extracción lateral, y

en el que dicha corriente de extracción lateral comprende metilglutaronitrilo (MGN).

2. Proceso según la reivindicación 1, en el que la corriente enriquecida en catalizador de la etapa (ill) comprende al menos un 5% en peso de pentenonitrilo.

3. Proceso según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha corriente de extracción lateral comprende al menos una parte del adiponitrilo (ADN) introducido como parte de la alimentación a la columna de destilación.

4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el producto de reacción de la etapa (I) comprende adicionalmente mononitrilos C9, y en el que dicha corriente de extracción lateral comprende adicionalmente mononitrilos C9.

5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el aparato de recogida de líquidos comprende una bandeja de chimenea.

6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el efluente de la zona de reacción comprende uno o más compuestos fenólicos, y en el que dicha corriente de extracción lateral comprende adicionalmente uno o más compuestos fenólicos.

7. Proceso según la reivindicación 6, en el que se Introducen uno o más compuestos fenólicos en la zona de reacción como una impureza del ligando fosforado.

8. Proceso según la reivindicación 6, en el que se generan uno o más compuestos fenólicos por hidrólisis del ligando fosforado.

9. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que los compuestos fenólicos están seleccionados del grupo que consiste en fenol y cresoles.

1. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que una parte de la corriente de extracción lateral se calienta y se devuelve a la columna de destilación en un punto por encima del aparato de recogida de líquidos.

11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1, en el que una parte de la corriente enriquecida en catalizador se pone en contacto con un disolvente de extracción en una etapa de extracción Ifquido/líquido para producir una fase de disolvente y una fase de refinado,

en el que la etapa de extracción líquido/líquido comprende introducir una parte de la corriente enriquecida en catalizador, una corriente de disolvente de extracción y una corriente de reciclado de dinitrilo que comprende adiponitrilo (ADN) en una zona de extracción líquido/líquido,

en el que la etapa de extracción líquido-líquido comprende adicionalmente separar los líquidos en la zona de extracción líquido-líquido en una primera fase de disolvente que comprende disolvente de extracción y catalizador, y

una primera fase de refinado que comprende adiponitrilo (ADN), metilglutaronitrilo (MGN), compuestos con un punto de ebullición superior al del adiponitrilo (ADN) y compuestos con un punto de ebullición inferior al del metilglutaronitrilo (MGN);

en el que el catalizador de dicha fase de disolvente obtenido en dicha etapa de extracción líquido/lfquido se recicla a la zona de reacción,

en el que la fase de refinado se destila en una o más etapas de destilación para separar el adiponitrilo (ADN) y el metilglutaronitrilo (MGN) de los compuestos con un punto de ebullición superior al del adiponitrilo (ADN) y de los compuestos con un punto de ebullición inferior al del metilglutaronitrilo (MGN) para obtener una primera corriente de dinitrilo refinado,

en el que dicha primera corriente de dinitrilo refinado se destila adicionalmente para eliminar el metilglutaronitrilo (MGN) de la primera corriente de dinitrilo refinado para obtener una segunda corriente de dinitrilo refinado enriquecida en adiponitrilo, y

en el que al menos una parte de dicha segunda corriente de dinitrilo refinado se recicla a la etapa de extracción líquido/líquldo.

12. Proceso según la reivindicación 11, en el que una parte de la corriente de extracción lateral se introduce en la zona de extracción líquido/líquldo.

13. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el 3-pentenonltrllo se recupera de la corriente enriquecida en pentenonltrllo de la etapa (i¡¡).

14. Proceso según la reivindicación 13, en el que el 2-metil-3-butenonitrilo se recupera de la corriente enriquecida en pentenonltrllo de la etapa (i¡¡) y el 2-met¡l-3-butenonitr¡lo recuperado se isomerlza para preparar 3-pentenonitrilo.

15. Proceso según la reivindicación 14, en el que al menos una parte del 3-pentenonitrilo recuperado de la corriente enriquecida en pentenonltrllo de la etapa (iil) y preparado a partir de la isomerización del 2-metil-3-butenonitrilo se hace reaccionar con cianuro de hidrógeno (HCN) para preparar adiponitrilo (ADN).