Procedimiento de alta productividad para etoxilados no fenólicos.

Un procedimiento de producción de un etoxilado empleando un catalizador cianuro metálico doble

("DMC"), que comprende:

cargar un etoxilato en un reactor;

cargar sólo óxido de etileno para activar un catalizador cianuro metálico doble ("DMC");

añadir alcohol no fenólico C1-56 simultáneamente con óxido de etileno para una para una parte del procedimiento; y continuar la adición de sólo óxido de etileno después de finalizar la adición simultánea de alcohol no fenólico C1-56 y óxido de etileno;

procedimiento que no es el procedimiento (a) ni el procedimiento (b):

(a) el procedimiento de cargar un etoxilado de índice de hidroxilo 114 de una mezcla de alcoholes primarios C12, C13, C14 y C15 (NEODOL 25) que contiene 45 ppm de catalizador DMC preparado de acuerdo con la patente U.S. nº. 5.482.908 a un reactor CSTR de acero inoxidable de 3,79 litros equipado con un agitador mecánico y a un reactor CSTR de acero inoxidable de 7,58 litros equipado con agitador mecánico;

calentar lentamente ambos reactores,

inicial el suministro de óxido de etileno al reactor de 3,79 litros y fijar el suministro de óxido de etileno a una velocidad de 16,7 g/min,

después de establecer el suministro de óxido, iniciar un suministro que contiene NEODOL 25 y 144 ppm de catalizador DMC preparado de acuerdo con la patente U.S. nº. 5.482.908 a una velocidad de 23,95 g/min, cuando la presión en el reactor alcanza 344,5 kPa, abrir una válvula en la parte superior del reactor a un regulador de contrapresión, lo que permite que el contenido del reactor lleno de líquido fluya saliendo del reactor, dirigir el poliéter que sale del reactor de 3,79 litros al fondo del reactor de 7,58 litros, iniciar luego al suministro de óxido de etileno al reactor de 7,58 litros a la velocidad de 16,7 g/min, pasar el poliéter que sale del reactor de 7,58 l lleno de líquido por un segundo regulador de contrapresión y a una conducción calentada por vapor de agua antes de su recogida en un recipiente encamisado calentado, con agitación,

continuar durante 9 horas los suministros de óxido de etileno y NEODOL 25/catalizador,

parar los suministros a ambos rectores;

(b) el procedimiento para realizar un procedimiento de acuerdo con (a), continuar la reacción de (a) por recarga del recipiente de NEODOL 25 y catalizador DMC con una mezcla de NEODOL 25 y catalizador DMC preparada de acuerdo con la patente U.S. nº. 5.482.908 que contiene 176 ppm de catalizador,

reiniciar los suministros de óxido de etileno (18,1 g/min) y la mezcla (18,9 g/min) de NEODOL 25/catalizador DMC al reactor de 3,79 litros,

reiniciar el suministro de óxido de etileno (17,9 g/min) al reactor de 7,58 litros,

eliminar continuamente el poliéter del reactor de 7,58 litros y recoger el poliéter de la manera descrita en (a), continuar los suministros durante 9 horas,

parar los suministros a ambos reactores.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08006784.

Solicitante: BAYER MATERIALSCIENCE LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 100 BAYER ROAD PITTSBURGH, PA 15205 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MCDANIEL, KENNETH, G., REESE,JACK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > C08G65/00 (Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman un enlace éter en la cadena principal de la macromolécula (resinas epoxi C08G 59/00; politioéter-poliéteres C08G 75/12; poliéteres que contienen menos de once unidades monómeras C07C))

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de alta productividad para etoxilados no fenólicos Campo de la invención La presente invención se refiere en general a procedimientos de producción de poliéteres y, más específicamente, a procedimientos de alta productividad para la producción de etoxilados no fenólicos útiles como tensioactivos o en tensioactivos.

Antecedentes de la invención Los etoxilados de diversos alcoholes grasos y de alquilfenoles se usan ampliamente en la industria del jabón y detergentes. La mayoría de estos etoxilados se producen por procedimientos catalizados con hidróxido sódico o potásico. Aunque los procedimientos están bien establecidos y se han optimizado para reducir los costes de producción, hay ciertas limitaciones inherentes al usar tales procedimientos catalizados con una base, incluida la necesidad de tiempos relativamente largos de los ciclos y concentraciones elevadas de óxido de etileno (“EO”) durante la reacción de etoxilación. Se trata de semiprocedimientos por lotes en los que el alcohol de partida y la base se cargan en un recipiente de reacción y el sistema se calienta a más de 100ºC a mdida que que se elimina agua para desplazar el equilibrio de la base hidróxido potásico a la base alcóxido potásico. El reactor se hace inerte con nitrógeno de manera que la fase gas se mantenga en un intervalo seguro después de la adición de óxido de etileno. Los reactores funcionan a presiones de óxido de etileno relativamente altas, en el intervalo de 137, 9 a 413, 7 kPa al finalizar la adición de óxido de etileno.

Los procedimientos corrientes son verdaderamente semiprocesos por lotes en los que el alcohol de partida y el catalizador y el óxido de etileno se añaden incrementalmente en un procedimiento controlado por la capacidad de eliminar el calor de reacción y la capacidad de mantener el óxido de etileno en un intervalo operativo seguro. Terminada la adición de óxido de etileno, el proceso continúa hasta que se consume el óxido de etileno y luego se neutraliza el catalizador con un ácido orgánico resultando una sal potásica o sódica soluble que permanece en el producto. La duración del ciclo global es la suma de varias etapas que se pueden resumir como: carga de iniciación, eliminación de agua, adición de óxido de etileno, digestión del óxido de etileno, depuración para eliminar cualquier óxido residual y neutralización con ácido.

Con el corriente procedimiento de KOH, el tiempo durante el cual no se añade óxido constituye una proporción relativamente grande del tiempo total del reactor. Por ejemplo, el iniciador se carga en el reactor y con el producto un alcohol 6, 5 EO C13; esta cantidad es de aproximadamente 40% del material total añadido al reactor. Seguidamente se añade hidróxido potásico, usualmente como solución acuosa, a lo que sigue purificación para eliminar agua y desplazar el equilibrio de manera que el potasio esté presente como la sal alcóxido potásico del iniciador. Estas etapas procesales tienen los inconvenientes de ocupar una fracción significativa del tiempo de procesamiento y producir una corriente de desecho. Finalizada la adición total de óxido, se requiere rebajar a niveles muy bajos el óxido de etileno residual, de manera que el KOH menos reactivo requiere un tiempo más largo y el producto probablemente se debe purificar para eliminar óxido de etileno residual.

Aunque la coadición del iniciador y un óxido es divulgada por Pazos en la patente U.S. nº. 5.777.177 y en un procedimiento contínuo por Pazos y Shuih (patente U.S. nº. 5.689.012) estas referencias no dan cuenta del uso de tales procedimientos para la producción de tensioactivos y, además, no describen el valor de una etapa de adición de óxido en la que no se añade iniciador. Entre otros procedimientos en los que se añaden simultáneamente óxido e iniciador figuran los descritos, por ejemplo, en la patente U.S. nº. 7.012.164; Solicitud Publicada de Patente U.S. nº. 2003/073873; Kokai JP 06-16806 y WO 03/025045.

La técnica patentada para la producción de etoxilados por semiprocedimientos por lotes incluye un gran número de descripciones. Por ejemplo, Clement y otros, en la patente U.S. nº. 6.642.423, da cuenta de reacciones de etoxilación con un catalizador de cianuro metálico doble (“DMC”) por suministro de un primer bloque de óxido de etileno seguido de otros bloques de óxido de propileno u óxidos mixtos.

La patente U.S. nº. 6.821.308, expedida a Combs y otros, da cuenta de monoéteres de polioxialquileno oleófilos que tienen una afinidad reducida al agua. Combs y otros describen la alcoxilación de alcoholes con catalizador DMC y ejemplifican óxido de propileno, pero no óxido de etileno. Eleveld y otros, en la Solicitud Publicada de Patente U.S. nº. 2005/0014979 enseñan el uso de catalizador DMC para preparar alcoholes etoxilados con DMC.

La Solicitud Publicada de Patente U.S. nº. 2005/0215452, a nombre de Ruland y otros, da cuenta de mezclas de alcanol C10-alcoxilado y procedimientos para su preparación. El Ejemplo 1 de Ruland y otros desvela el uso de catalizador DMC para etoxilar un 2-propilheptanol con 5 moles de óxido de etileno.

La Solicitud Publicada de Patente U.S. nº. 2005/0272626, a nombre de Wulff y otros, muestra procedimientos para la preparación de alcoxilados de fórmula RO (A) n (B) mH en presencia de compuestos cianuro de doble metal. Se dice que tales etoxilados son útiles como emulsivos, reguladores de espuma, agentes humectantes para superficies duras y en detergentes y formulaciones de tensioactivos. Se dice que los alcoxilados de Wulff y otros proporcionan una mejor eficiencia limpiadora con olores reducidos.

Grosch y otros, en el documento WO 00/14045, dan cuenta de la preparación de etoxilados de alcoholes grasos usando catalizadores DMC soportados, junto con propoxilación. El documento WO 01/04178, a nombre de Walker y otros, da varios ejemplos de etoxilación. Sherman y otros en el documento WO 05/113640 desvelan fluidos para corte de metales que contienen copolímeros de óxido de alquileno que tienen baja toxicidad pulmonar. El documento WO 06/002807, a nombre de Ostrowski y otros, da cuenta de la producción de etoxilados en un reactor continuo equipado con más de una etapa y usando un óxido o una mezcla de óxidos en un segundo reactor que es diferente del primer reactor.

Los productos etoxilados se pueden caracterizar por la distribución del peso molecular y por la cantidad de iniciador sin reaccionar que queda en el producto. Un producto típico que tiene una composición de un iniciador alcohol C13 y 6, 5 moles de óxido de etileno por mol de alcohol tendrá una polidispersidad de aproximadamente 1, 13 y un contenido de alcohol sin reaccionar en el entorno de 2, 4 por ciento. La polidispersidad es algo más amplia que la que se encontraría con los correspondientes etoxilados de óxido de propileno. Esta diferencia de la distribución la estiman teóricamente los expertos en la técnica que es debida a interacciones de la cadena de los etoxilados con el catión potasio originando un efecto tal que los alcoxilados reaccionan a una velocidad más alta que el alcohol sin reaccionar y las velocidades relativas de los diversos alcoxilatos dependen de la cantidad de unidades de óxido de etileno en la molécula. Así, desde la perspectiva de la eficacia de un peso unidad de tensioactivo, sería deseable tener una distribución del peso molecular estrecha en muchas formulaciones de detergentes. Son instructivos a este respecto el documento GB-A-1553561 y K.W Dillon, Journal of the American Oil Chemists’ Society (JAOCS) , vol. 62, nº. 7 (julio de 1985) , págs. 1144-1151. Aunque se indica que ciertos catalizadores dan distribuciones estrechas del peso molecular, se da cuenta de que los catalizadores y los... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de producción de un etoxilado empleando un catalizador cianuro metálico doble (“DMC”) , que comprende: cargar un etoxilato en un reactor; cargar sólo óxido de etileno para activar un catalizador cianuro metálico doble (“DMC”) ;

añadir alcohol no fenólico C1-56 simultáneamente con óxido de etileno para una para una parte del procedimiento; y continuar la adición de sólo óxido de etileno después de finalizar la adición simultánea de alcohol no fenólico C1-56 y óxido de etileno;

procedimiento que no es el procedimiento (a) ni el procedimiento (b) :

(a) el procedimiento de cargar un etoxilado de índice de hidroxilo 114 de una mezcla de alcoholes primarios C12, C13, C14 y C15 (NEODOL 25) que contiene 45 ppm de catalizador DMC preparado de acuerdo con la patente U.S. nº.

5.482.908 a un reactor CSTR de acero inoxidable de 3, 79 litros equipado con un agitador mecánico y a un reactor CSTR de acero inoxidable de 7, 58 litros equipado con agitador mecánico;

calentar lentamente ambos reactores, inicial el suministro de óxido de etileno al reactor de 3, 79 litros y fijar el suministro de óxido de etileno a una velocidad de 16, 7 g/min,

después de establecer el suministro de óxido, iniciar un suministro que contiene NEODOL 25 y 144 ppm de

catalizador DMC preparado de acuerdo con la patente U.S. nº. 5.482.908 a una velocidad de 23, 95 g/min, cuando la presión en el reactor alcanza 344, 5 kPa, abrir una válvula en la parte superior del reactor a un regulador de contrapresión, lo que permite que el contenido del reactor lleno de líquido fluya saliendo del reactor,

dirigir el poliéter que sale del reactor de 3, 79 litros al fondo del reactor de 7, 58 litros, iniciar luego al suministro de óxido de etileno al reactor de 7, 58 litros a la velocidad de 16, 7 g/min, pasar el poliéter que sale del reactor de 7, 58 l lleno de líquido por un segundo regulador de contrapresión y a una

conducción calentada por vapor de agua antes de su recogida en un recipiente encamisado calentado, con agitación, continuar durante 9 horas los suministros de óxido de etileno y NEODOL 25/catalizador, parar los suministros a ambos rectores;

(b) el procedimiento para realizar un procedimiento de acuerdo con (a) , continuar la reacción de (a) por recarga del recipiente de NEODOL 25 y catalizador DMC con una mezcla de NEODOL 25 y catalizador DMC preparada de acuerdo con la patente U.S. nº. 5.482.908 que contiene 176 ppm de catalizador,

reiniciar los suministros de óxido de etileno (18, 1 g/min) y la mezcla (18, 9 g/min) de NEODOL 25/catalizador DMC al reactor de 3, 79 litros, reiniciar el suministro de óxido de etileno (17, 9 g/min) al reactor de 7, 58 litros, eliminar continuamente el poliéter del reactor de 7, 58 litros y recoger el poliéter de la manera descrita en (a) , continuar los suministros durante 9 horas, parar los suministros a ambos reactores.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol no fenólico C1-56 es un alcohol primario.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol no fenólico C1-56 es un alcohol secundario o terciario.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol no fenólico C1-56 es un alcohol de Guerbet.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol no fenólico C1-56 contiene de 1 a 26 átomos de carbono.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol no fenólico C1-56 contiene de 9 a 15 átomos de carbono.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol no fenólico C1-56 es un alcohol primario monofuncional que comprende una mezcla de alcoholes primarios C12-15 monofuncionales.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol no fenólico C1-56 se selecciona entre el grupo que consiste en alcoholes derivados de aceite de nuez de coco, aceite de palma, aceite de haba de soja, aceite de ricino, aceites vegetales hidroxilados, estearato de hidroximetilo, acrilato de hidroxialquilo y ricinoleato de metilo.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto etoxilado tiene un peso molecular numérico medio de aproximadamente 150 Da a aproximadamente 20.000 Da.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto etoxilado tiene un peso molecular numérico medio de aproximadamente 250 Da a aproximadamente 12.000 Da.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto etoxilado tiene un peso molecular numérico medio de aproximadamente 350 Da a aproximadamente 650 Da.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto etoxilado tiene una distribución del peso molecular que esencialmente es equivalente a la del producto etoxilado producido por catálisis básica.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto etoxilado tiene una distribución del peso molecular que es más estrecha que la del mismo producto etoxilado producido por catálisis básica.

14. Un procedimiento para controlar la polidispersidad de un etoxilado empleando un catalizador metálico doble (“DMC”) que comprende: cargar un etoxilato en un reactor; cargar sólo óxido de etileno para activar un catalizador cianuro metálico doble (“DMC”) ;

añadir alcohol no fenólico C1-56 simultáneamente con óxido de etileno para una parte del procedimiento; y continuar la adición de una cantidad fijada de óxido de etileno solo después de finalizar la adición simultánea de alcohol no fenólico C1-56 y óxido de etileno;

procedimiento que no es el procedimiento (a) o el procedimiento (b) :

(a) el procedimiento de cargar un etoxilado de índice de hidroxilo 114 de una mezcla de alcoholes primarios C12, C13, C14 y C15 (NEODOL 25) que contiene 45 ppm de catalizador DMC preparado de acuerdo con la patente U.S. nº.

5.482.908 a un reactor CSTR de acero inoxidable de 3, 79 litros equipado con un agitador mecánico y a un reactor CSTR de acero inoxidable de 7, 58 litros equipado con agitador mecánico;

calentar lentamente ambos reactores, inicial el suministro de óxido de etileno al reactor de 3, 79 litros y fijar el suministro de óxido de etileno a una velocidad de 16, 7 g/min,

después de establecer el suministro de óxido, iniciar un suministro que contiene NEODOL 25 y 144 ppm de

catalizador DMC preparado de acuerdo con la patente U.S. nº. 5.482.908 a una velocidad de 23, 95 g/min, cuando la presión en el reactor alcanza 344, 5 kPa, abrir una válvula en la parte superior del reactor a un regulador de contrapresión, lo que permite que el contenido del reactor lleno de líquido fluya saliendo del reactor,

dirigir el poliéter que sale del reactor de 3, 79 litros al fondo del reactor de 7, 58 litros, iniciar luego el suministro de óxido de etileno al reactor de 7, 58 litros a la velocidad de 16, 7 g/min, pasar el poliéter que sale del reactor de 7, 58 l lleno de líquido por un segundo regulador de contrapresión y a una

conducción calentada por vapor de agua antes de su recogida en un recipiente encamisado en agitación calentado, continuar durante 9 horas los suministros de óxido de etileno y NEODOL 25/catalizador, parar los suministros a ambos rectores;

(b) el procedimiento para realizar un procedimiento de acuerdo con (a) , continuar la reacción de (a) por recarga del recipiente de NEODOL 25 y catalizador DMC con una mezcla de NEODOL 25 y catalizador DMC preparada de acuerdo con la patente U.S. nº. 5.482.908 que contiene 176 ppm de catalizador,

reiniciar los suministros de óxido de etileno (18, 1 g/min) y la mezcla (18, 9 g/min) de NEODOL 25/catalizador DMC al reactor de 3, 79 litros, reiniciar el suministro de óxido de etileno (17, 9 g/min) al reactor de 7, 58 litros, eliminar continuamente el poliéter del reactor de 7, 58 litros y recoger el poliéter de la manera descrita en (a) , continuar los suministros durante 9 horas,

parar los suministros a ambos reactores.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el alcohol no fenólico C1-56 es un alcohol primario.

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el alcohol no fenólico C1-56 es un alcohol 5 secundario o terciario.

17. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el alcohol no fenólico C1-56 es un alcohol de Guerbet.

18. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el alcohol no fenólico C1-56 contiene de 1 a 26 átomos de carbono.

19. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el alcohol no fenólico C1-56 contiene de 9 a 15 átomos de carbono.

20. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el alcohol no fenólico C1-56 es un alcohol primario monofuncional que comprende una mezcla de alcoholes primarios C12-15 monofuncionales.

21. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el alcohol no fenólico C1-56 se selecciona entre el

grupo que consiste en alcoholes derivados de aceite de nuez de coco, aceite de palma, aceite de haba de soja, aceite de ricino, aceites vegetales hidroxilados, estearato de hidroximetilo, acrilato de hidroxialquilo y ricinoleato de metilo.

22. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el producto etoxilado tiene un peso molecular numérico medio de aproximadamente 150 Da a aproximadamente 20.000 Da.

23. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el producto etoxilado tiene un peso molecular numérico medio de aproximadamente 250 Da a aproximadamente 12.000 Da.

24. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el producto etoxilado tiene un peso molecular numérico medio de aproximadamente 350 Da a aproximadamente 650 Da.