Proceso para hacer nitrilos.

Un proceso para hacer adiponitrilos, dicho proceso comprende los pasos de:

(a) reaccionar en una primera zona de reacción una mezcla que comprende 1,3-butadieno

(BD) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un primer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un primer ligando que contiene fósforo para producir un efluente de la primera zona de reacción que comprende 3- pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN);

(b) isomerizar al menos una porción del 2M3BN del paso (a) en una segunda zona de reacción en presencia de un segundo catalizador que comprende Ni de valencia cero y un segundo ligando que contiene fósforo para producir un efluente de la segunda zona de reacción que comprende 3PN; y

(c) reaccionar en una tercera zona de reacción una mezcla que comprende 3PN del paso (b) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un tercer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un segundo ligando que contiene fósforo y en presencia de un promotor de ácidos de Lewis para producir un efluente de la tercera zona de reacción que comprende adiponitrilo;

en donde el catalizador fluye a través de la primera, segunda y tercera zonas de reacción junto con los reactantes y productos,

en donde el efluente de la primera zona de reacción del paso (a) comprende uno o más compuestos fenólicos de la fórmula**Fórmula**

en donde R1 es H o un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, y n es de 0 a 4, siempre que cuando el compuesto fenólico de fórmula (II) tenga más de un grupo alquilo, estos grupos alquilos puedan ser los mismos o diferentes;

en donde el primer catalizador en el efluente de la primera zona de reacción que fluye desde la primera zona de reacción se concentra en uno o más pasos de destilación y se recicla en al menos una corriente de reciclaje del catalizador a la primera zona de reacción,

en donde al menos una porción de la corriente de reciclaje del catalizador a la primera zona de reacción se pone en contacto con un solvente de extracción en un paso de extracción líquido/líquido para producir una fase de solvente y una fase de refinado,

en donde dicha fase de solvente comprende catalizador y dicha fase de refinado comprende dicho compuesto fenólico de fórmula (II), y en donde la proporción de peso de dicho compuesto fenólico de fórmula (II) con el catalizador en dicha fase de solvente es menor que la proporción de peso de dicho compuesto fenólico de fórmula (II) con el catalizador en dicha corriente de reciclaje del catalizador introducida al paso de extracción líquido/líquido; y en donde el catalizador de dicha fase de solvente obtenido en el paso de extracción líquido/líquido se recicla a la primera zona de reacción o la segunda zona de reacción o tanto la primera como la segunda zona de reacción.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/040670.

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)

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Fragmento de la descripción:

Proceso para hacer nitrilos

CAMPO DE LA INVENCION

Esta divulgación se refiere a un proceso para fabricar nitrilos. Más particularmente, la divulgación se refiere a un proceso de zona de multi-reacción mejorado para proporcionar rendimientos químicos de 3-pentenonitrilo y adiponitrilo mejorados. Los compuestos fenólicos, como el fenol y los cresoles, están presentes como una impureza del catalizador o como un producto de la degradación del catalizador. Los compuestos fenólicos se eliminan durante el proceso de fabricación de nitrilo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El adiponitrilo (ADN) es un intermediario comercialmente importante y versátil en la producción industrial de poliamidas de nailon útiles en la formación de películas, fibras y artículos moldeados. El ADN puede ser producido por hidrocianuración de 1,3-butadieno (BD) en presencia de complejos de metales de transición que comprenden varios ligandos que contienen fósforo. Por ejemplo, los catalizadores que comprenden níquel de valencia cero y ligandos que contienen fósforo monodentados están bien documentados en el estado de la técnica; ver, por ejemplo Patentes de Estados Unidos N° 3,496,215; 3,631,191; 3,655,723 y 3,766,237; y Tolman, C. A., McKinney, R. J., Seidel, W. C., Drullner, J. D., y Stevens, W. R., Advances in Catalysis, 1985, Vol. 33, páginas 1-46. También se describen las mejoras en la hidrocianuración de compuestos etilénicamente insaturados con catalizadores que comprenden níquel de valencia cero y ciertos ligandos que contienen fósforo monodentados; ver, por ejemplo: Patentes de Estados Unidos N° 5,512,696; 5,821,378; 5,959,135; 5,981,772; 6,2,516; 6,127,567; y 6,812,352.

El 3-Pentenonltrllo (3PN) se puede formar a través de una serie de reacciones como si ilustra a continuación.

CH2=CHCH=CH2 + HC=N CH3CH=CHCH2C=N + CH2=CHCH(CH3)CeN (1) BD 3PN 2M3BN

CH2=CHCH(CH3)C=N ' ^=w CH3CH=CHCH2CSN (2)

2M3BN 3PN

+ CH2=CHCH2CH2CEN + CH3CH2CH=CHC=N + CH3CH=C(CH3)C=N 4PN 2PN 2M2BN

De acuerdo con las abreviaturas usadas en la presente, el BD es 1,3-butadieno, HC=N es cianuro de hidrógeno y 2M3BN es 2-metil-3-butenonitrilo. Un método para aumentar el rendimiento químico del 3PM de la hidrocianuración de BD incluye la isomerización catalítica de 2M3BN a 3PN (Ecuación 2 anterior) en presencia de complejos de NÍL4 como se divulga en la Patente de Estados Unidos N° 3,536,748. Los co-productos de la hidrocianuración de BD e isomerización de 2M3BN puede incluir 4-pentenonitrilo (4PN), 2-pentenonitrilo (2PN), 2- metil-2-butenonitrilo (2M2BN), y 2-metilglutaronitrilo (MGN).

En presencia de complejos de metales de transición que comprenden varios ligandos que contienen fósforo, se pueden formar dinitrilos como ADN, MGN y etilsuccinonitrilo (ESN) por la hidrocianuración de 3PN y 2M3BN, como se ilustra en las Ecuaciones 3 y 4 a continuación. La ecuación 4 también muestra que el 2M2BN se puede formar cuando el 2M3BN isomeriza indeseablemente en presencia de un promotor de ácidos de Lewis que puede llevar a efecto de una zona de reacción de hidrocianuración de pentenonitrilo

CH3CH=CHCH2CSN + HC=N-----

3PN

N=CCH2CH2CH2CH2C=N + NSCCH2CH2CH(CH3)C=N + N=CCH2CH(CH2CH3)CSN ADN MGN ESN

+ CH2=CHCH2CH2C=N + CH3CH2CH=CHCSN + CH3CH2CH2CH2C=N (3) 4PN 2PN VN

CH2=CHCH(CH3)C=N + HC=N-----

2M3BN

N=CCH2CH2CH(CH3)C=N + CH3CH=C(CH3)CsN (4) MGN 2M2BN

La hidrocianuración de olefinas activadas como las olefinas conjugadas (por ejemplo, 1,3-butadieno) puede proceder a tasas útiles sin el uso de un promotor de ácidos de Lewis. Sin embargo, la hidrocianuración de olefinas no activadas, como el 3PN, requieren al menos un promotor de ácidos de Lewis para obtener tasas y rendimientos industrialmente útiles para la producción de nitrilos lineales como el ADN. Por ejemplo, las Patentes de estados Unidos N° 3,496,217, 4,874,884, y 5,688,986 divulgan el uso de promotores de ácidos de Lewis para la hidrocianuración de compuestos no conjugados etilénicamente no saturados con catalizadores de níquel que comprenden ligandos que contienen fósforo.

Un proceso integrado para la producción de ADN a partir de BD y HC=N puede comprender la hidrocianuración de BD, la isomerización de 2M3BN para producir 3PN y la hidrocianuración de pentenonitrilos, incluyendo 3PN, para producir ADN y otros dinitrilos. Los procesos integrados se divulgan, por ejemplo en la Solicitud de Patente de Estados Unidos 29/99386 A1.

En la Publicación de Patente de Estados Unidos N° 27/2686 se divulga un proceso para la preparación de dinitrilos con el objetivo de proporcionar la recuperación de un catalizador formado por una mezcla de ligandos mono- y bidentados y para poder reutilizar el catalizador así recuperado en las etapas de hidrocianuración y/o isomerización.

La Publicación de Patente de Estados Unidos N° 28/221351 divulga un proceso integrado para preparar ADN. Un primer paso del proceso incluye la hidrocianuración de BD para producir 3PN sobre al menos un catalizador de níquel de valencia cero. Un segundo paso del proceso integrado implica la hidrocianuración de 3PN para producir ADN sobre al menos un catalizador de níquel de valencia cero y al menos un ácido de Lewis. En este proceso integrado, al menos un catalizador de níquel de valencia cero usado en uno de los pasos del proceso se transfiere en el otro paso del proceso.

Los compuestos fenólicos, como fenoles y cresoles, pueden estar presentes como una impureza del catalizador en catalizadores usados para reaccionar BD con HCN o para isomerizar 2M3BN. Los compuestos fenólicos pueden producirse por hidrólisis de ligandos que contienen fósforo. Los compuestos fenólicos pueden reaccionar con catalizadores usados para reaccionar 3PN con HCN. Dichas reacciones de compuestos fenólicos con catalizadores pueden reducir la actividad catalítica de los catalizadores. La US 28/28112 divulga un proceso para preparar 3PN. La US 377389 divulga un proceso para separar un compuesto de fósforo orgánico de un fluido del producto.

RESUMEN DE LA INVENCION

Los compuestos fenólicos se eliminan de las corrientes de reacción corriente arriba de una zona de reacción usada para reaccionar 3PN con HCN.

El pentenonitrilo se hace en un proceso que comprende dos pasos. En el primer paso [es decir paso (a)], se hace reaccionar 1,3-butadieno 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 que contiene fósforo para producir un efluente de reactor que comprende 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN). En el segundo paso [es decir paso (b)], al menos una porción del 2M3BN hecho en el primer paso 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 que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3PN.

Se puede recuperar una corriente efluente que comprende 3PN de la segunda zona de reacción (Z2). El 3PN también puede ser recuperado por destilación del producto de reacción de la primera zona de reacción (Z1). El 3PN recuperado puede ponerse en contacto con HCN en un tercer paso de la reacción [es decir paso (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 que contiene fósforo. La reacción en la tercera zona de reacción (Z3) tiene lugar en presencia de un promotor de ácidos de Lewis.

El catalizador introducido en una zona de reacción fluye en, a través de y fuera de la zona de reacción junto con los reactantes y productos. Cualquier promotor de ácidos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso para hacer adiponitrilos, dicho proceso comprende los pasos de:

(a) reaccionar en una primera zona de reacción una mezcla que comprende 1,3-butadieno (BD) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un primer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un primer ligando que contiene fósforo para producir un efluente de la primera zona de reacción que comprende 3- pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butenon¡tr¡lo (2M3BN);

(b) isomerizar al menos una porción del 2M3BN del paso (a) en una segunda zona de reacción en presencia de un segundo catalizador que comprende Ni de valencia cero y un segundo ligando que contiene fósforo para producir un efluente de la segunda zona de reacción que comprende 3PN; y

(c) reaccionar en una tercera zona de reacción una mezcla que comprende 3PN del paso (b) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un tercer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un segundo ligando que contiene fósforo y en presencia de un promotor de ácidos de Lewis para producir un efluente de la tercera zona de reacción que comprende adiponitrilo;

en donde el catalizador fluye a través de la primera, segunda y tercera zonas de reacción junto con los reactantes y productos,

en donde el efluente de la primera zona de reacción del paso (a) comprende uno o más compuestos fenólicos de la fórmula

**(Ver fórmula)**

en donde R1 es H o un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, y n es de a 4, siempre que cuando el compuesto fenólico de fórmula (II) tenga más de un grupo alquilo, estos grupos alqullos puedan ser los mismos o diferentes;

en donde el primer catalizador en el efluente de la primera zona de reacción que fluye desde la primera zona de reacción se concentra en uno o más pasos de destilación y se recicla en al menos una corriente de reciclaje del catalizador a la primera zona de reacción,

en donde al menos una porción de la corriente de reciclaje del catalizador a la primera zona de reacción se pone en contacto con un solvente de extracción en un paso de extracción llquldo/llquldo para producir una fase de solvente y una fase de refinado,

en donde dicha fase de solvente comprende catalizador y dicha fase de refinado comprende dicho compuesto fenólico de fórmula (II), y en donde la proporción de peso de dicho compuesto fenólico de fórmula (II) con el catalizador en dicha fase de solvente es menor que la proporción de peso de dicho compuesto fenólico de fórmula (II) con el catalizador en dicha corriente de reciclaje del catalizador Introducida al paso de extracción llquldo/llquldo; y en donde el catalizador de dicha fase de solvente obtenido en el paso de extracción llquldo/llquldo se recicla a la primera zona de reacción o la segunda zona de reacción o tanto la primera como la segunda zona de reacción.

2. El proceso de la reivindicación 1, en donde el primer ligando que contiene fósforo es un ligando de la fórmula

P(OR2)(OR3)(OR4) (I)

donde R2, R3 y R4 son los mismos o diferentes y son grupos fenol, cada uno opclonalmente sustituido con hasta cuatro grupos alquilo, cada grupo alquilo teniendo de 1-4 átomos de carbono.

3. El proceso de la reivindicación 2, en donde la fuente del primer ligando que contiene fósforo comprende dicho compuesto fenólico de fórmula (II) como una impureza y dicho compuesto fenólico de fórmula (II) se introduce en el paso (a) junto con dicho primer ligando que contiene fósforo.

4. El proceso de la reivindicación 2, en donde dicho compuesto fenólico de fórmula (II) se produce por una reacción de hidrólisis, en donde dicho primer ligando que contiene fósforo reacciona con agua.

5. El proceso de la reivindicación 2, en donde la alimentación de cianuro de hidrógeno a la primera zona de reacción comprende agua.

6. El proceso de la reivindicación 2, en donde la fuente de 1,3-butadleno en el paso (a) comprende terc-butilcatecol, y en donde dicho compuesto fenólico de fórmula (II) se produce por una reacción, en donde dicho ligando que contiene fósforo reacciona con terc-butilcatecol.

7. El proceso de la reivindicación 2, en donde no se añade níquel de valencia cero a la corriente de reciclaje del catalizador antes de la introducción de esta corriente a un paso de extracción líquido/líquido.

8. El proceso de la reivindicación 1, en donde el paso de extracción líquido/líquido comprende introducir una porción de la corriente de reciclaje del catalizador, un solvente de extracción y dinitrilos en una zona de extracción líquido/líquido, y separar los líquidos en la zona de extracción líquido/líquido en una fase de solvente que comprende catalizador y una fase de refinado que comprende dinitrilos y dicho compuesto fenólico de fórmula (II).

9. El proceso de la reivindicación 8, en donde la fase de solvente de la zona de extracción líquido/líquido se destila para eliminar el solvente de extracción y para obtener una corriente de catalizador extraído que se recicla en la primera zona de reacción o la segunda zona de reacción o tanto la primera como la segunda zona de reacción.

1. El proceso de la reivindicación 9, en donde se añade níquel de valencia cero a la corriente de catalizador extraído y la corriente de catalizador extraído se recicla a la primera zona de reacción.

11. El proceso de la reivindicación 8, en donde la fase de refinado comprende solvente de extracción, pentenonitrilos, dinitrilos, productos de la degradación del catalizador y uno o más de dichos compuestos fenólicos de fórmula (II).

en donde los dinitrilos en dicha fase de refinado se separan del solvente de extracción, pentenonitrilos, dinitrilos, productos de la degradación del catalizador y dicho compuesto fenólico de fórmula (II), y en donde los dinitrilos separados se reciclan al paso de extracción líquido/líquido.

12. El proceso de la reivindicación 1, en donde el primer ligando que contiene fósforo es un ligando que contiene fósforo monodentado y el tercer ligando que contiene fósforo es un ligando que contiene fósforo bidentado.

13. El proceso de la reivindicación 12, en donde el primer ligando que contiene fósforo y el segundo ligando que contiene fósforo son el mismo.

14. El proceso de la reivindicación 12, en donde el primer, segundo y tercer ligandos que contienen fósforo son ligandos de fosfito.