Procedimiento para la fabricación de nitrilos.

Un procedimiento de producción de adiponitrilo, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(a) hacer 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 producto de reacción que comprende 3 - pentenonitrilo (3PN) y 2 - metil - 3 - butenonitrilo (2M3BN);

(b) isomerizar al menos una parte del 2M3BN de la etapa (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 producto de reacción que comprende 3PN; y

(c) hacer reaccionar en una tercera zona de reacción una mezcla que comprende 3PN de la etapa (b) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un tercer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un tercer ligando que contiene fósforo y en presencia de un promotor de ácido Lewis para producir un producto de reacción que comprende adiponitrilo,

en el que el catalizador fluye a través de la primera, la segunda y la tercera zona de reacción junto a reactivos y productos,

en el que el producto de la reacción de la etapa (a) comprende, además, dinitrilos que comprenden adiponitrilo (ADN) y metilglutaronitrilo (MGN),

en el que, al menos, una parte del catalizador que fluye a través de la primera zona de reacción se recicla en la primera zona de reacción, y en el que el catalizador que fluye a través de la tercera zona de reacción se recicla en la tercera zona de reacción,

en el que una parte de la corriente de reciclado del catalizador se pone en contacto con un primer disolvente de extracción en una primera etapa de extracción de líquido / líquido para producir una fase de disolvente y una fase de refinado,

en el que se emplea una etapa de extracción de líquido / líquido separada para tratar el producto de la tercera zona de reacción de manera que dicho tercer catalizador no esté en contacto con dicho disolvente de extracción en dicha primera etapa de extracción de líquido / líquido,

en el que la primera etapa de extracción de líquido / líquido comprende la introducción de una parte de la corriente de reciclado del catalizador, una primera corriente de disolvente de extracción y una corriente de reciclado de dinitrilo que comprende adiponitrilo (ADN) en una primera zona de extracción de líquido / líquido, en el que la primera etapa de extracción de líquido / líquido comprende además la separación de los líquidos en la primera zona de extracción de líquido / líquido en una primera fase de disolvente que comprende un primer disolvente de extracción y el catalizador y una primera fase de refinado que comprende adiponitrilo (ADN), metilglutaronitrilo (MGN), compuestos con un punto de ebullición mayor que el adiponitrilo (ADN) y compuestos con un punto de ebullición menor que el metilglutaronitrilo (MGN);

en el que el catalizador de dicha primera fase de disolvente obtenido se recicla en la primera etapa de extracción de líquido / líquido en la primera, la segunda o ambas zonas de reacción,

en el que dicha primera fase de refinado se destila en una o más etapas de destilación para separar adiponitrilo (ADN) y metilglutaronitrilo (MGN) de compuestos con un punto de ebullición mayor que el adiponitrilo (ADN) y compuestos con un punto de ebullición menor que el metilglutaronitrilo (MGN) para obtener una primera corriente de dinitrilo refinado,

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

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

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/040664.

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:

DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[38] Aunque la siguiente descripción detallada contiene numerosos aspectos específicos con fines de ilustración, un experto en la técnica entenderá que numerosas variaciones y alteraciones de los siguientes detalles se encuentran dentro del alcance de las realizaciones descritas en la presente.

[39] En consecuencia, las siguientes realizaciones se exponen sin ninguna pérdida de generalidad en, y sin imponer limitaciones a ninguna invención reivindicada. Antes de que la presente descripción se describa con mayor detalle, debe entenderse que esta descripción no se limita a las realizaciones particulares descritas, ya que estas pueden variar. Asimismo, debe entenderse que la terminología utilizada en la presente tiene únicamente el fin de describir realizaciones particulares, y no se pretende que sea limitante, dado que el alcance de la presente descripción quedará limitado únicamente por las reivindicaciones anexas.

[4] Algunas abreviaturas y definiciones utilizadas en la presente incluyen las siguientes:

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

c3PN = cis - 3 - pentenonitrilo; C8H13CEN = compuestos de mononitrilo cíclicos monoolefínicos y acíclicos diolefínicos de fórmula química C8H13CEN; CgHu (CeN)2 = compuestos de dinitrilo cíclicos alifáticos y acíclicos monoolefínicos de fórmula química CsH-m (CeN)2; dinitrilo o dinitrilos = ADN, MGN, y ESN a menos que se limite de forma específica; ESN = etilsuccinonitrilo;

HC=N o HCN = cianuro de hidrógeno (es decir, ácido cianhídrico); 2M2BN = 2 - metil - 2 - butenonitrilo incluyendo tanto el isómero (E) - 2M2BN como el isómero (Z) - 2M2BN a menos que se limite de forma específica; 2M3BN = 2 - metil - 3 - butenonitrilo; (E) - 2M2BN = (E) - 2 - metil - 2 - butenonitrilo; (Z) - 2M2BN = (Z) - 2 - metil - 2 - butenonitrilo;

MGN = 2 - metilglutaronitrilo; mononitrilo orgánico = compuesto orgánico que comprende un único grupo nitrilo, por ejemplo, pentenonitrilo;

dinitrilo orgánico = compuesto orgánico que comprende dos grupos nitrilo, por ejemplo, ADN; pentenonitrilo o pentenonitrilos = isómeros de 4PN, 3PN, 2PN, 2M3BN, y 2M2BN a menos que se limite de forma específica; 2PN = 2 - pentenonitrilo que incluye tanto el isómero c2PN como el isómero t2PN a menos que se limite de forma específica; 3PN = 3 - pentenonitrilo que incluye tanto c3PN como t3PN a menos que se limite de forma específica; 4PN = 4 - pentenonitrilo; ppm = partes por millón en peso a menos que se indique lo contrario; t2PN = trans - 2 - pentenonitrilo; t3PN = trans - 3 - pentenonitrilo; VN = valeronitrilo.

[41] Tal y como se utiliza en la presente, el punto de ebullición (PE) de un compuesto se refiere a la temperatura

a la que una forma pura del compuesto ebulle a presión atmosférica. Un punto de ebullición tabulado es la temperatura del punto de ebullición para un compuesto tabulado en al menos una fuente fiable de literatura química.

[42] Tal y como se utiliza en la presente, los términos "aparato de destilación" y "columna de destilación" se utilizan de forma intercambiable, y ambos términos se refieren en términos generales al equipo para realizar las etapas de destilación. Para los fines de esta descripción, se considera que un destilador súbito es una columna de destilación.

[43] En la presente, se describen procedimientos de preparación de nitrilos, tales como 3PN y ADN. En una realización, se recupera 3PN como un producto final. En otra realización, se utiliza 3PN como alimentación de un procedimiento integrado para producir ADN.

[44] Un procedimiento de producción de 3PN, por ejemplo, en una primera etapa de un procedimiento integrado de producción de adiponitrilo (ADN), puede Implicar hacer reaccionar 1,3 - butadieno (BD) y cianuro de hidrógeno (HC=N) en una primera zona de reacción (Zi) en presencia de un primer catalizador. La reacción puede tener lugar en condiciones de reacción suficientes para producir un producto de reacción que comprende 3 - pentenonitrilo (3PN) y 2 - metil - 3 - butenonitrilo (2M3BN). El 2M3BN puede ¡somerizarse en una segunda zona de reacción (Z2) en presencia de un segundo catalizador en condiciones de ¡somerización suficientes para producir un producto de reacción que comprende 3PN. El 3PN puede recuperarse de los efluentes tanto de la primera zona de reacción (Z-i) como de la segunda zona reacción (Z2). En la segunda etapa del procedimiento integrado, el 3PN recuperado se puede hacer reaccionar con HCen en una tercera zona de reacción (Z3) en presencia de un tercer catalizador. La segunda etapa de reacción puede tener lugar en condiciones de reacción suficientes para producir un producto de reacción que comprende ADN. El ADN puede recuperarse. Un procedimiento integrado no requiere la co - localización de la primera y la segunda etapas.

[45] Se puede utilizar el mismo catalizador en las tres zonas de reacción. La utilización de catalizadores iguales en las tres zonas de reacción puede disminuir el capital y los costes de operación. Sin embargo, la transferencia o compartlclón de un único catalizador entre las tres zonas de reacción (Z-i, Z2 y Z3) tiene la desventaja de que dicho procedimiento puede tener un rendimiento limitado por el único catalizador en una cualquiera o en las 3 zonas de reacción. Las propiedades físicas del único catalizador durante las etapas de separación necesarias también pueden crear desventajas. Por ejemplo, las temperaturas de los recalentadores en ciertos puntos del tren de separación del producto pueden degradar los catalizadores con menor estabilidad térmica. Por medio de la selección de catalizadores para las zonas de reacción individuales y limitando la transferencia de los catalizadores entre las zonas y / o etapas de reacción, se puede conseguir una mayor calidad de producto y rendimiento químico de 3PN y ADN a partir de BD y HC=N.

[46] La selección de los catalizadores para las etapas de reacción individuales y la limitación de la transferencia del catalizador entre las etapas de reacción facilitan el control de la formación de subproductos de reacción. Dichos subproductos Incluyen al menos: 4 - vinil - 1 - clclohexeno, 2 - metil - 2 - butenonitrilo, y compuestos de mononitrilo de fórmula química C8Hi3CeN. Tal y como se describe en la presente, tratar por separado los componentes del catalizador y evitar la mezcla de los mismos entre las etapas del procedimiento proporciona oportunidades para controlar el flujo de los subproductos de reacción, una vez formados, de una etapa de procedimiento a otra etapa de procedimiento. Por ejemplo, se puede controlar la transferencia de los subproductos de reacción en las corrientes del catalizador de la primera etapa de procedimiento (por ejemplo, en Zi y Z2) para producir 3PN en la segunda etapa de procedimiento para producir ADN (realizado en Z3) y viceversa.

Visión general de la Figura 1

[47] Se realiza una descripción más detallada de un procedimiento representativo de producción de adiponitrilo con referencia a la Figura 1, que proporciona una representación esquemática simplificada de tal procedimiento. La Figura 1 muestra una primera zona de reacción (Zi), en la que se pone en contacto una mezcla que comprende 1,3 - butadieno y cianuro de hidrógeno en presencia de un primer catalizador, por ejemplo, que comprende Ni de valencia cero y un primer ligando que contiene fósforo, colectivamente un primer sistema de catalizador, para producir un producto de reacción que comprende básicamente 3 - pentenonitrilo (3PN) y 2 - metil - 3 - butenonitrilo (2M3BN).

[48] Tal como se muestra en la Figura 1, el reactivo de 1,3 - butadieno se alimenta en la primera zona de reacción (Z-i) a través de la línea 1, el reactivo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de producción de adiponitrilo, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(a) hacer 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 producto de reacción que comprende 3 - pentenonitrilo (3PN) y 2 - metil - 3 - butenonitrilo (2M3BN);

(b) isomerizar al menos una parte del 2M3BN de la etapa (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 producto de reacción que comprende 3PN; y

(c) hacer reaccionar en una tercera zona de reacción una mezcla que comprende 3PN de la etapa (b) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un tercer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un tercer ligando que contiene fósforo y en presencia de un promotor de ácido Lewis para producir un producto de reacción que comprende adiponitrilo,

en el que el catalizador fluye a través de la primera, la segunda y la tercera zona de reacción junto a reactivos y productos,

en el que el producto de la reacción de la etapa (a) comprende, además, dinitrilos que comprenden adiponitrilo (ADN) y metilglutaronitrilo (MGN),

en el que, al menos, una parte del catalizador que fluye a través de la primera zona de reacción se recicla en la primera zona de reacción, y en el que el catalizador que fluye a través de la tercera zona de reacción se recicla en la tercera zona de reacción,

en el que una parte de la corriente de reciclado del catalizador se pone en contacto con un primer disolvente de extracción en una primera etapa de extracción de liquido / liquido para producir una fase de disolvente y una fase de refinado,

en el que se emplea una etapa de extracción de liquido / líquido separada para tratar el producto de la tercera zona de reacción de manera que dicho tercer catalizador no esté en contacto con dicho disolvente de extracción en dicha primera etapa de extracción de líquido / líquido,

en el que la primera etapa de extracción de líquido / líquido comprende la introducción de una parte de la corriente de reciclado del catalizador, una primera corriente de disolvente de extracción y una corriente de reciclado de dinitrilo que comprende adiponitrilo (ADN) en una primera zona de extracción de líquido / líquido, en el que la primera etapa de extracción de líquido / líquido comprende además la separación de los líquidos en la primera zona de extracción de líquido / líquido en una primera fase de disolvente que comprende un primer disolvente de extracción y el catalizador y una primera fase de refinado que comprende adiponitrilo (ADN), metilglutaronitrilo (MGN), compuestos con un punto de ebullición mayor que el adiponitrilo (ADN) y compuestos con un punto de ebullición menor que el metilglutaronitrilo (MGN);

en el que el catalizador de dicha primera fase de disolvente obtenido se recicla en la primera etapa de extracción de líquido / líquido en la primera, la segunda o ambas zonas de reacción,

en el que dicha primera fase de refinado se destila en una o más etapas de destilación para separar adiponitrilo (ADN) y metilglutaronitrilo (MGN) de compuestos con un punto de ebullición mayor que el adiponitrilo (ADN) y compuestos con un punto de ebullición menor que el metilglutaronitrilo (MGN) para obtener una primera corriente de dinitrilo refinado,

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

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

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dichos compuestos que tiene un punto de ebullición más alto que el adiponitrilo (ADN) comprende productos de degradación del catalizador.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que dichos productos de degradación del catalizador comprenden, al menos, un compuesto seleccionado del grupo formado por Ni(CN)2 y un ligando fosfato.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dichos compuestos con un punto de ebullición menor que el metilglutaronitrilo (MGN) comprenden dicho disolvente de extracción y, al menos, un pentenonitrilo seleccionado del grupo formado por 3PN y 2M3BN.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer ligando que contiene fósforo es un ligando que contiene fósforo monodentado, y en el que el primer ligando que contiene fósforo es un ligando que contiene fósforo bidentado.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que el primer ligando que contiene fósforo y el segundo ligando que contiene fósforo son iguales.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que una corriente de reacción de producto de la etapa (a) se destila para eliminar el 1, 3 - butadieno que no ha reaccionado y para producir una corriente de reacción de producto reducida en 1, 3 - butadieno,

en el que la corriente de reacción de producto reducida en 1, 3 - butadieno se introduce en una columna de destilación que comprende un puerto de entrada de alimentación, un puerto de salida de extracción superior, un puerto de salida de extracción de fondo y una sección de rectificación

en el que se presenta una sección de rectificación entre el puerto de entrada de alimentación y el puerto de salida de extracción superior

en el que la sección de rectificación comprende, al menos, una etapa de separación,

en el que una corriente rica en pentenonitrilo se extrae del puerto de salida de extracción superior,

en el que dicha corriente de reciclado del catalizador se extrae del puerto de salida de extracción de fondo, y

en el que la corriente de reciclado del catalizador comprende, al menos, un 5 % en peso de pentenonitrilo.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que dicha columna de destilación comprende, además, un puerto de salida de extracción lateral,

en el que dicha sección de rectificación comprende, al menos, dos etapas de separación, en el que dicha sección de rectificación también incluye un aparato colector de líquidos,

en el que el líquido se recoge en el aparato recolector de líquido y se pasa a través del puerto de salida de

extracción lateral para formar una corriente de extracción lateral,

en el que dicha corriente de extracción lateral contiene metilglutaronitrilo (MGN), y

en el que dicha corriente de extracción lateral pasa de manera que alimenta dicha etapa de extracción de líquido / líquido.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho procesor comprende dos etapas de extracción de líquido / líquido separadas,

en el que dicha primera etapa de extracción de líquido / líquido se utiliza para extraer dicho primer catalizador, pero no dicho tercer catalizador y una etapa de extracción de líquido / líquido separada que se utiliza para extraer dicho tercer catalizador pero no dicho primer catalizador.

1. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que dicha etapa de extracción de líquido / líquido separada comprende poner en contacto el producto de reacción y dicho tercer catalizador a partir de la etapa (c) con un disolvente de extracción diferente del disolvente de extracción empleado en la primera etapa de extracción de líquido / líquido, para producir una fase de disolvente que comprende dicho tercer catalizador y una fase de refinado que comprende producto adiponitrilo de la etapa (c);

en el que el catalizador de la fase de disolvente obtenido en dicha etapa de extracción de líquido / líquido separada se recicla en la tercera zona de reacción, pero no en la primera, segunda o ambas zonas de reacción, y en el que la fase de refinado que comprende el producto adiponitrilo de la etapa (c) se destila en una o más etapas de destilación para recuprer una corrient de producto adiponitrilo purificado.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que una parte de la corriente del producto de adiponitrilo purificado se recicla en la primera etapa de extracción de líquido / líquido que se utiliza para extraer el primer catalizador, pero no en la etapa de extracción de líquido / líquido separada que se utiliza para extraer el tercer catalizador.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que no se recicla ninguna corriente de producto de adiponitrilo purificado en la primera etapa de extracción de líquido / líquido.

13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el refinado de la primera etapa de extracción de líquido / líquido y el refinado de la etapa de extracción de líquido / líquido separada se destilan en el mismo aparato de destilación o en uno diferente.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, en el que la corriente de refinado de la primera etapa de extracción de líquido / líquido que se utiliza para extraer el primer catalizador o la corriente refinada de la etapa de extracción de líquido / líquido separada que se utiliza para extraer el tercer catalizador o ambas se destilan para eliminar el disolvente de extracción y obtener una corriente de extracción de refinado reducida en disolvente,

en el que la corriente de extracción de refinado reducida en disolvente se destiló para eliminar pentenonitrilo y para obtener una corriente de refinado reducida en pentenonitrilo,

en el que la corriente de refinado reducida en pentenonitrilo se destiló en una columna de dinitrilo para eliminar los productos de degradación del catalizado para obtener una primera corriente de dinitrilo rica en MGN y una segunda corriente de dinitrilo rica en adiponitrilo,

en el que dicha columna de dinitrilo comprende un puerto de entrada de alimentación, un puerto de salida de extracción superior, un puerto de salida de extracción lateral y un puerto de salida de extracción de fondo, en el que los productos de degradación del catalizador se extraen a través de dicho puerto de salida de extracción de fondo de la columna de dinitrilo,

en el que se extrae el adiponitrilo a través de dicho puerto de salida de extracción lateral de la columna de dinitrilo, y

en el que los compustos MGN y los de punt de ebullición Inferior se extraen a través de dicho puerto de salida de extracción superior de la columna de dlnltrllo.

15. El procedimiento de la reivindicación 13, en el que la corriente de refinado de la primera etapa de extracción de liquido / liquido que se utiliza para extraer el primer catalizador se destiló para eliminar el disolvente de extracción y obtener una corriente de extracción de refinado reducida en disolvente,

en el que la corriente de extracción de refinado reducida en disolvente se destiló para eliminar pentenonitrilo y para obtener una corriente extracción de refinado reducida en disolvente de pentenontrllo,

en el que la corriente de extracción de refinado reducida en pentenonitrilo se destiló en una columna de dinitrilo para eliminar los productos de degradación del catalizador para obtener una primera corriente de dinitrilo rica en MGN y una segunda corriente de dinitrilo rica en adiponltrllo,

en el que dicha columna de dinitrilo comprende un puerto de entrada de alimentación, un puerto de salida de extracción superior, un puerto de salida de extracción lateral y un puerto de salida de extracción de fondo, en el que los productos de degradación del catalizador se extraen a través de dicho puerto de salida de extracción de fondo de la columna de dinitrilo,

en el que se extrae el adiponltrllo a través de dicho puerto de salida de extracción lateral de la columna de dinitrilo, y en el que los compuestos MGN y los de punto de ebullición Inferior se extraen a través de dicho puerto de salida de extracción superior de la columna de dinitrilo, y

en el que el adiponitrilo de dicho puerto de salida de extracción lateral de la columna de dnltrilo se recicla en el primer extractor de líquido / líquido.

16. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el refinado de la primera zona de extracción de líquido / líquido y el refinado de la zona de extracción de líquido / líquido separada se destilan en diferentes aparatos de destilación.

17. El procedimiento de la reivindicación 16, en el que los productos de degradación del catalizador extraídos a través de dicho puerto de salida de extracción de fondo de la columna de dinitrilo comprenden adiponltrllo, y

en el que los productos de degradación del catalizador extraídos a través del puerto de salida de extracción de fondo de la columna de dinitrilo se pasan a un evaporador de película húmeda (WFE) para separar y recuperar adiponltrllo de dichos productos de degradación del catalizador extraídos a través de dicho puerto de salida de extracción de fondo de la columna de dinitrilo.

18. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que se emplea el mismo evaporador de película húmeda (WFE) para recuperar adiponitrilo de los productos de degradación del catalizador separados de la corriente de refinado de la primera zona de extracción de líquido / líquido y de la corriente de refinado de la zona de extracción de líquido / líquido separada.