Un procedimiento para la preparación de neopentilglicol.

Un procedimiento para la preparación de neopentilglicol (NPG) por hidrogenación continua de hidroxipivalaldehido

(HPA) con hidrógeno, en 5 fase líquida, en presencia de un catalizador de hidrogenación,

en un reactor de hidrogenación (5),

en el que se junta una corriente que contiene HPA (1) con una corriente (2) que contiene NPG para dar una alimentación de hidrogenación (4) y se introduce la alimentación de hidrogenación (4) en el reactor de hidrogenación (5) -

y adicionalmente se suministra al menos un regulador de pH (3) seleccionado del grupo constituido por amina terciaria, una base inorgánica, un ácido inorgánico y un ácido orgánico a la corriente (1) que contiene HPA, o la corriente (2) que contiene NPG o a la alimentación de hidrogenación (4),

para ajustar un valor del pH de 7,0 a 9,0 a la salida del reactor de hidrogenación, caracterizado porque la proporción en peso de HPA a NPG en la alimentación de hidrogenación (4) se encuentra en el intervalo de 1:100 a 50:100 y

la porción de HPA y de NPG en la alimentación de hidrogenación (4) es al menos 50 % en peso, respecto a la alimentación de hidrogenación y

en el que, en el caso de que el regulador de pH (3) se suministre a la corriente (1) que contiene HPA o bien la corriente (1) que contiene HPA contiene menos de 50 % en peso de HPA o bien

el tiempo de residencia entre el suministro del regulador de pH (3) y la unión de la corriente (2) que contiene NPG con la corriente (1) que contiene HPA es menor de 5 minutos o bien

la temperatura de la corriente (1) que contiene HPA es menor de 75 º C.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/057538.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: STEINIGER, MICHAEL, DR., GUIXA GUARDIA,Maria, STEHMEIER,KAI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos hidroxilo... > C07C29/141 (con hidrógeno o gases que contienen hidrógeno)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Compuestos saturados que tienen grupos hidroxilo... > C07C31/20 (Alcoholes dihidroxílicos)

PDF original: ES-2476341_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Un procedimiento para la preparación de neopentilglicol

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de neopentilglicol (NPG) por hidrogenación de hidroxipivalaldehido (HPA) .

El neopentilglicol se utiliza como materia prima para la preparación de resinas de poliéster saturado para recubrimientos en polvo, así como plásticos reforzados con fibra de vidrio.

La preparación de neopentilglicol se lleva a cabo generalmente en un procedimiento de dos etapas en el que primero se hace reaccionar isobutiraldehído (IBA) con formaldehído (FA) para dar hidroxipivalaldehido en una adición aldólica, el cual puede ser hidrogenado en una segunda etapa de procedimiento, directamente, a NPG.

En la primera etapa (reacción aldólica) se hace reaccionar, en general, isobutiraldehído en una reacción aldólica con formaldehído, en presencia de aminas terciarias como catalizador.

El producto de la reacción aldólica comprende habitualmente HPA, así como compuestos de partida sin reaccionar, tales como formaldehído, IBA, así como el catalizador amina terciaria y agua.

Habitualmente, el producto resultante contiene impurezas y productos secundarios de la reacción aldólica, tales como ácido fórmico, que se pueden formar a partir de formaldehído por la reacción de Cannizzaro, o Tishchenko, y sales de formiato de los catalizadores amina utilizados, tales como formiato de trimetilamonio.

Después de la aldolización, en general, los aldehídos sin reaccionar y una parte de la base amina se pueden separar por destilación y ser devueltos a la reacción aldólica.

En la cola de destilación se quedan normalmente HPA, agua y formiato de trialquilamonio y ácido fórmico. El ácido fórmico está generalmente en la aldolización como un producto secundario formado a partir de formaldehído en una reacción de Cannizzaro. Por lo tanto, el producto de cola de destilación tiene generalmente un valor de pH ácido (pH < 7) .

En general, el efluente de la cola de la columna es conducido como una mezcla para ser hidrogenada a un reactor de hidrogenación e hidrogenado a NPG en un catalizador heterogéneo en presencia de hidrógeno.

Para reducir la formación de productos secundarios, y para extender la vida del catalizador y evitar una rápida disminución en la actividad del catalizador, se enseña en la técnica anterior que el valor del pH de la mezcla a hidrogenar se debe ajustar a partir de la reacción aldólica a un intervalo de pH específico.

Así en el documento WO-A-2004092097 se da a conocer un procedimiento de hidrogenación en el cual mediante la adición de una amina terciaria a la mezcla a hidrogenar terminada la aldolización, se ajusta un pH en esta mezcla de 6, 3 hasta 7, 8.

En el documento WO-A-2007099064 también se describe que durante la reacción de hidrogenación se producen un gran número de reacciones secundarias, las cuales pueden cambiar el pH en el reactor de hidrogenación.

Así por ejemplo, el ácido fórmico, que se forma como producto secundario en la aldolización por una reacción de Cannizzaro, durante la hidrogenación se descompone catalíticamente en CO2 y H2 o CO y H2O. La tasa de descomposición del producto secundario no deseado ácido fórmico depende de manera crucial no sólo de la temperatura, sino también de la edad del catalizador. Con el aumento de la edad del catalizador disminuye la tasa de descomposición del ácido fórmico bajo condiciones de reacción constantes, de forma permanente.

Por lo tanto, el valor de pH en el reactor no está correlacionado con el pH de la alimentación de hidrogenación concluida la aldolización. La diferencia los valores de pH entre la alimentación y el efluente de la reacción se ve afectada por una serie de factores no predecibles, tales como la actividad del catalizador con respecto a la descomposición de ácido fórmico, así como por la temperatura, la cantidad de gas de escape y la carga de catalizador.

El documento WO- A- 2007099064 enseña además, que el grado y velocidad de diversas reacciones secundarias, que tienen lugar durante la hidrogenación son dependientes del pH en el reactor de hidrogenación.

Así, aumenta por ejemplo, a altos valores de pH, la reacción retro-aldólica y la reacción de Tishchenko de forma pronunciada.

En la reacción retro-aldólica generalmente los metilolalcanales se disocian en los correspondientes aldehídos de partida, los cuales se hidrogenan para formar productos secundarios indeseados (en la fabricación de NPG aparecen así isobutanol y metanol) . De este modo, el rendimiento se reduce en consecuencia en la hidrogenación.

La reacción de Tishchenko de metilolalcanales conduce a la formación de los ésteres metílicos de los ácidos metilolalcanoicos correspondientes. Así se forma, por ejemplo, neopentilglicoléster de ácido hidroxipiválico (HPN) a partir de hidroxipivalaldehído (HPA) , el cual es parcialmente hidrolizado a NPG y a ácido hidroxipiválico (HPS) , que a su vez conduce a la reducción del valor de pH y de la selectividad.

Además durante la hidrogenación se pueden formar acetales. En el caso de la síntesis de NPG a temperatura elevada, también se observa un aumento fuerte de la formación del acetal cíclico de NPG e hidroxipivaldehído (HPA) . Este producto secundario no se puede separar del NPG por destilación y conduce por lo tanto a un producto valioso impuro. También la formación de acetal depende del pH.

Para reducir las reacciones secundarias y para mejorar la selectividad en la hidrogenación el documento WO-A2007099064 enseña el ajuste de un valor del pH de 7, 0 a 9, 0 en el efluente de la hidrogenación. El ajuste del valor del pH en la hidrogenación se lleva a cabo mediante la adición de al menos una amina terciaria, una base inorgánica, una ácido inorgánico o ácido orgánico a la mezcla procedente de la condensación aldólica, para ser hidrogenada.

El documento JP-A-2004182622 describe un procedimiento de hidrogenación en el que el valor del pH en la mezcla a hidrogenar procedente de la aldolización se ajusta a 5, 5 - 7, 5 para reducir una separación del metal activo del catalizador a valores del pH menores, ya que la separación del metal activo conduce a una pérdida continua de actividad del catalizador y las trazas de metalperturbarían el procesamiento subsiguiente. A valores de pH más altos se observaron condensaciones aldólicas que reducen la selectividad del procedimiento.

En la técnica anterior se describe que se debería producir la adición de reguladores de pH, por ejemplo aminas terciarias, bases inorgánicas, ácidos inorgánicos o ácidos orgánicos, a la mezcla a hidrogenar procedente de la condensación aldólica, para regular el pH en el reactor de hidrogenación.

Más detalles técnicos para la dosificación, en particular en cuanto a la composición exacta de la mezcla para hidrogenar, procedente de la aldolización, antes y después de la dosificación del regulador de pH o el punto de alimentación exacto, no se describen explícitamente en las publicaciones mencionadas.

En relación con la presente invención, ahora se ha encontrado que la hidrogenación de HPA se puede mejorar aún más si la corriente que contiene HPA se junta con una corriente que tenga NPG, antes de introducirla en el reactor de hidrogenación, y si las condiciones de la alimentación del regulador de pH se combinan adecuadamente entre sí.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento mejorado para la hidrogenación de HPA en el cual las reacciones secundarias sean ralentizadas, y por tanto el rendimiento y la selectividad comparados con la hidrogenación según la técnica anterior sean aún mejores.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para la preparación de neopentilglicol (NPG) por hidrogenación continua de hidroxipivalaldehido (HPA) con hidrógeno, 5 en fase líquida, en presencia de un catalizador de hidrogenación,

en un reactor de hidrogenación (5) , en el que se junta una corriente que contiene HPA (1) con una corriente (2) que contiene NPG para dar una alimentación de hidrogenación (4) y se introduce la alimentación de hidrogenación (4) en el reactor de hidrogenación (5) – y adicionalmente se suministra al menos un regulador de pH (3) seleccionado del grupo constituido por amina terciaria, una base inorgánica, un ácido inorgánico y un ácido orgánico a la corriente (1) que contiene HPA, o la corriente (2) que contiene NPG o a la alimentación de hidrogenación (4) , para ajustar un valor del pH de 7, 0 a 9, 0 a la salida del reactor de hidrogenación, caracterizado porque la proporción en peso de HPA a NPG en la alimentación de hidrogenación (4) se encuentra en el intervalo de 1:100 a 50:100 y la porción de HPA y de NPG en la alimentación de hidrogenación (4) es al menos 50 % en peso, respecto a la alimentación de hidrogenación y en el que, en el caso de que el regulador de pH (3) se suministre a la corriente (1) que contiene HPA o bien

la corriente (1) que contiene HPA contiene menos de 50 % en peso de HPA o bien el tiempo de residencia entre el suministro del regulador de pH (3) y la unión de la corriente (2) que contiene NPG con la corriente (1) que contiene HPA es menor de 5 minutos o bien la temperatura de la corriente (1) que contiene HPA es menor de 75 º C.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el regulador de pH (3) se alimenta a la 25 corriente (2) que contiene NPG.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el regulador de pH (3) se alimenta a la alimentación de hidrogenación (4) .

4. El procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la corriente (1) que

contiene HPA contiene de 50 a 85 % en peso de HPA, 15 a 50 % en peso de agua, y el resto de otros 30 compuestos orgánicos.

5. El procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la corriente (2) que contiene NPG contiene de 50 a 90 % en peso de NPG.

6. El procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la proporción en peso de HPA a NPG en la alimentación de hidrogenación (4) se encuentra en el intervalo de 3:100 a 25:100.

7. El procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el regulador de pH es trimetilamina.

8. El procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la corriente que contiene NPG es una corriente parcial de la descarga del reactor de hidrogenación.

9. El procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la hidrogenación se 40 lleva a cabo en dos o varios reactores de hidrogenación conectados unos detrás de otros.