Procedimiento para la producción de N,N-duimetilacetamida (DMAC).

Procedimiento para la producción de N,N-dimetilacetamida (DMAC) mediante reacción en continuo de acetato de metilo

(MeOAc) con dimetilamina (DMA) en presencia de un catalizador básico, caracterizado porque el MeOAc se usa como solución metanólica, que se genera en la producción de poliTHF mediante transesterificación de diacetato de poliTHF con metanol como producto secundario

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/012982.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: SCHULZ, MICHAEL, MAAS, STEFFEN, WECK, ALEXANDER, ROSS, KARL-HEINZ, RUTTER, HEINZ, DR., GRAFMANS,HORST.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Amidas de ácidos carboxílicos > C07C233/05 (con los átomos de nitrógeno de los grupos carboxamido unidos a átomos de hidrógeno o a átomos de carbono acíclicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de amidas de ácidos carboxílicos > C07C231/02 (a partir de ácidos carboxílicos o a partir de sus ésteres, anhídridos o haluros por reacción con amoniaco o aminas)

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producciïn de N, N-duimetilacetamida (DMAC)

La presente invenciïn se refiere a un procedimiento para la producciïn de N, N-dimetilacetamida (DMAC) mediante reacciïn continua de acetato de metilo (MeOAc) con dimetilamina (DMA) en presencia de un catalizador bïsico.

La DMAC se usa como disolvente polar, por ejemplo, para polïmeros y para gases, como decapante, agente de extracciïn, catalizador y coadyuvante de cristalizaciïn. En la industria de pinturas se usa DMAC debido a su alto punto de ebulliciïn para sustancias de recubrimiento especiales basadas en aglutinante de polïmeros como, por ejemplo, poliamidas y poliuretanos. La DMAC se usa adicionalmente para la producciïn de fibras y lïminas y como medio de reacciïn. La DMAC se usa en el hilado de fibras de Spandexï como coadyuvante y a continuaciïn se recupera al menos parcialmente.

La DMAC se puede producir a partir de ïcido acïtico y dimetilamina, por ejemplo, segïn el documento FR-A

1.406.279.

Se pueden obtener amidas de ïcido carboxïlico tambiïn mediante aminïlisis de ïsteres de ïcido carboxïlico correspondientes, vïase, por ejemplo, Organikum, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1963, pïginas 374

375.

El artïculo de J. P. Guthrie in J. Am. Chem. Soc. 96, pïginas 3608-15 (1974) , se refiere a aspectos cinïticos de reacciïn y termodinïmicos, entre otros, de la aminïlisis de ïsteres de ïcido carboxïlico.

Los documentos CA-A-1 073 467 y CA-A-1 073 468 (ambos de General Electric Comp.) describen la preparaciïn de dioles y N, N-dialquilamidas mediante reacciïn de ïsteres diïlicos de ïcido carboxïlico con dialquilaminas.

El documento US-A-4.258.200 (Air Products) cita la preparaciïn de DMAC a partir de acetato de metilo y DMA en presencia de catalizadores de cobalto.

Segïn el ejemplo 1 se usa un “azeïtropo de 20% de metanol-acetato de metilo” para la reacciïn a 155 a 160ï F (68, 4 -71, 2ï C) .

El documento JP-A-02 160749 (Lion Akzo KK) se refiere segïn los resïmenes de patentes de Japïn a la reacciïn de ïsteres de ïcido carboxïlico alifïticos con amoniaco o una amina, como monometilamina, etilendiamina, dietilentriamina, en presencia de un “catalizador alcalino” de 50 a 180ï C, de forma particular de 80 a 160ï C, y en el intervalo de presiïn de presiïn normal a 0, 981 MPa (9, 81 bar) (10 kg ï cm 2 ï G) .

Se usan de 0, 1 a 10% en moles, de forma particular de 1 a 5% en moles, referido al ïster de ïcido carboxïlico usado, de metanolato de sodio (NaOMe) como catalizador.

El resumen de Derwent 84-016399/03 (SU-A-1 004 357; Dnepr Chem. Techn. Inst.) describe la preparaciïn de DMAC o dimetilformamida (DMF) mediante reacciïn de un exceso del 5-20% de ïster metïlico de ïcido carboxïlico correspondiente en metanol con DMA a 50 – 150ï C y a continuaciïn reciclado de ïster y metanol que no hayan reaccionado en la etapa de reacciïn.

En el ejemplo se hace reaccionar una soluciïn de 0, 4 kg de formiato de metilo en 0, 2 kg de metanol / h en continuo con 0, 2 kg de DMA en forma de vapor / h dando DMF.

Las dos solicitudes de patente alemana nï 102004030616.8 de 24.06.04 y DE-A-10 315214 de BASF AG se refieren a procedimientos para la purificaciïn de DMAC.

La presente invenciïn se fundamenta en el objetivo de encontrar un procedimiento econïmicamente mejor, selectivo, que ahorre energïa y recursos para la producciïn de N, N-dimetilacetamida (DMAC) . El procedimiento deberïa proporcionar DMAC con alto rendimiento y alto rendimiento espacio-tiempo y con mayor pureza (por ejemplo, sin o casi sin ïcido acïtico, alta calidad de color) .

De acuerdo con esto se encontrï un procedimiento para la producciïn de N, N-dimetilacetamida (DMAC) mediante reacciïn continua de acetato de metilo (MeOAc) con dimetilamina (DMA) en presencia de un catalizador bïsico, que se caracteriza porque se usa MeOAc como soluciïn metanïlica, que se genera en la producciïn de poliTHF mediante transesterificaciïn de diacetato de poli-THF con metanol como producto secundario.

El procedimiento de acuerdo con la invenciïn puede realizarse como sigue:

Para la sïntesis de DMAC se hace reaccionar en continuo dimetilamina (DMA) con una soluciïn metanïlica de acetato de metilo (MeOAc) , una corriente secundaria de la producciïn de poliTHF.

Por mol de acetato de metilo se usan preferiblemente en el intervalo de 0, 2 a 2, 0 mol, especialmente de 0, 5 a 1, 5 mol, muy especialmente de 0, 8 a 1, 2 mol, por ejemplo, de 0, 9 a 1, 1 mol o de 1, 0 a 1, 05 mol, de dimetilamina (DMA) .

El DMA usado presenta preferiblemente una pureza de ≥ 99% en peso, particularmente ≥ 99, 4% en peso, y se encuentra, por ejemplo, en el intervalo de 99, 5 a 99, 8% en peso.

La soluciïn de MeOAc metanïlica presenta preferiblemente una concentraciïn en el intervalo de 65 a 90% en peso, preferiblemente de 70 a 85% en peso, particularmente de 72 a 82% en peso, de Me-OAc.

Como soluciïn de MeOAc metanïlica se usa de acuerdo con la invenciïn una corriente de producto secundario correspondiente, que se genera en la producciïn de poliTHF (politetrahidrofurano) , por ejemplo, segïn el procedimiento de BASF en dos etapas segïn los documentos EP-A-3112, DE-A-197 58 296 y/o DE-A-198 17 113.

La soluciïn de MeOAc metanïlica se genera como corriente de producto secundario correspondiente en el procesamiento por destilaciïn, por ejemplo, como azeïtropo de acetato de metilo/metanol (punto de ebulliciïn: 54ï C / 1013 hPa (1013 mbar) , ya que en la transesterificaciïn de diacetato de poliTHF (= poli- (1, 4-butanodiol) -bis (acetato) ) con metanol para dar poliTHF se generan cantidades estequiomïtricas de MeOAc.

Preferiblemente la soluciïn de MeOAc metanïlica presenta los siguientes contenidos:

MeOAc: de 65 a 90% en peso, preferiblemente de 70 a 85% en peso, de forma particular de 75 a 82% en peso,

Metanol: de 10 a 30% en peso, preferiblemente de 14, 8 a 25% en peso, de forma particular de 17, 6 a 22% en peso,

Dimetilïter: de 0 a 2% en peso, preferiblemente de 0, 1 a 1, 5% en peso, de forma particular de 0, 2 a 1, 2% en peso,

THF: de 0 a 4% en peso, preferiblemente de 0, 1 a 3, 5% en peso, de forma particular de 0, 2 a 1, 5% en peso, y

H2O: de 0 a 0, 1% en peso, preferiblemente de 0 a 0, 01% en peso, de forma particular de 0 a 0, 003% en peso.

De forma particular la soluciïn de MeOAc metanïlica se compone de MeOAc, MeOH, dimetilïter, THF y agua en las cantidades indicadas anteriormente.

La reacciïn continua se lleva a cabo preferiblemente a una presiïn absoluta en el intervalo de 0, 01 a 20 MPa (1 a 200 bar) , preferiblemente de 0, 3 a 10 MPa (3 a 100 bar) , de forma particular de 1 a 3 MPa (10 a 30 bar) , muy especialmente de 1, 2 a 2, 5 MPa (12 a 25 bar) , por ejemplo de 1, 5 a 2, 0 MPa (15 a 20 bar) .

La temperatura de reacciïn se encuentra preferiblemente en el intervalo de 20 a 200ï C, preferiblemente de 60 a 140ï C, de forma particular de 80 a 120ï C, muy especialmente de 90 a 110ï C, por ejemplo, de 95 a 105ï C.

Como reactores para la reacciïn de acuerdo con la invenciïn se tienen en cuenta de forma particular reactores de remezcla como, por ejemplo, reactores de tanque agitado o reactores de chorro de circulaciïn en bucle, reactores no de remezcla como cascadas de tanques agitados o reactores tubulares y diseïos especiales como columnas de reacciïn con y sin volïmenes de VWZ (VWZ = tiempo de residencia) que se encuentren interna o externamente, siendo posible un aporte de calor desde dentro y desde fuera.

La reacciïn se realiza con especial preferencia en un reactor de chorro con circulaciïn... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producciïn de N, N-dimetilacetamida (DMAC) mediante reacciïn en continuo de acetato de metilo (MeOAc) con dimetilamina (DMA) en presencia de un catalizador bïsico, caracterizado porque el MeOAc se usa como soluciïn metanïlica, que se genera en la producciïn de poliTHF mediante transesterificaciïn de diacetato de poliTHF con metanol como producto secundario.

2. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque la reacciïn se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 80 a 140ï C.

3. Procedimiento segïn las reivindicaciones 1 ï 2, caracterizado porque la reacciïn se lleva a cabo a una presiïn absoluta en el intervalo de 300 a 3000 kPa (3 a 30 bar) .

4. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la soluciïn de MeOAc metanïlica contiene de 70 a 85% en peso de MeOAc, de 14, 8 a 25% en peso de metanol, de 0, 1a 1, 5% en peso de dimetilïter, de 0, 1 a 3, 5% en peso de tetrahidrofurano (THF) y de 0 a 0, 01% en peso de agua.

5. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la soluciïn de MeOAc metanïlica contiene de 75 a 82% en peso de MeOAc, de 17, 6 a 22% en peso de metanol, de 0, 2 a 1, 2% en peso de dimetilïter, de 0, 2 a 1, 5% en peso de tetrahidrofurano (THF) y de 0 a 0, 003% en peso de agua.

6. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se usa como catalizador metanolato de sodio.

7. Procedimiento segïn la reivindicaciïn precedente, caracterizado porque el catalizador se usa como soluciïn metanïlica.

8. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque por mol de acetato de metilo se usa en el intervalo de 0, 0002 a 0, 09 moles de catalizador.

9. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la reacciïn se lleva a cabo en un reactor de chorro con circulaciïn en bucle.

10. Procedimiento segïn la reivindicaciïn precedente, caracterizado porque el reactor de chorro con circulaciïn en bucle presenta un tubo insertado y una boquilla en el fondo.

11. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tras la reacciïn y antes del procesamiento por destilaciïn el catalizador bïsico presente en el efluente del reactor se neutraliza mediante reacciïn con un ïcido protïnico o se descompone con agua.

12. Procedimiento segïn la reivindicaciïn precedente, caracterizado porque el ïcido protïnico se trata de ïcido fosfïrico.

13. Procedimiento segïn una de las dos reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tras la reacciïn, tras la neutralizaciïn con un ïcido protïnico y antes del procesamiento por destilaciïn, la mezcla de producto orgïnico se separa mediante evaporaciïn de sales presentes.

14. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el procesamiento por destilaciïn continuo se realiza de modo que se separan en primer lugar en una columna A metanol y dado el caso otros volïtiles por cabeza y el efluente de fondo de la columna A se alimenta a una columna B, en la que se separa DMAC con una pureza de ≥ 99, 7% en peso por una salida lateral.

15. Procedimiento segïn la reivindicaciïn precedente, caracterizado porque en la columna B se separa el DMAC con una pureza de ≥ 99, 7% en peso por una salida lateral lïquida, que se encuentra en la parte de concentraciïn de la columna.

16. Procedimiento segïn una de las dos reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el efluente de cabeza de la columna B, que contiene DMAC, se recicla a la columna A.

17. Procedimiento segïn una de las tres reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el efluente de fondo de la columna B se separa en una columna C, en donde el efluente de cabeza, que contiene DMAC y metanol, se recicla a la columna A.

18. Procedimiento segïn una de las cuatro reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el efluente de cabeza de la columna A, que contiene metanol, se purifica en una columna D y se usa en una planta de sïntesis para la producciïn de metilaminas a partir de metanol y amoniaco.

19. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes para la producciïn de DMAC con una pureza de ≥ 99, 7% en peso, un contenido en agua ≤ 200 ppm y un ïndice de color Pt/Co ≤ 10.

20. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes para la producciïn de DMAC con un contenido en ïcido (calculado como ïcido acïtico) de ≤ 80 ppm.

21. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se lleva a cabo en una planta en la que se puede producir tambiïn N, N-dimetilformamida (DMF) a partir de monïxido de carbono (CO) y DMA.