PROCEDIMIENTO PARA LA ABTENCION DE ANIMAS AROMATICAS EN UN REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO.

- Procedimiento para la obtención de aminas aromáticas por medio de una hidrogenación catalítica del nitrocompuesto correspondiente en un reactor (1) de lecho fluidizado,

recorriendo desde abajo hacia arriba una mezcla de reacción (7) en estado gaseoso, que contiene al nitrocompuesto y al hidrógeno, un catalizador heterogéneo, en forma de partículas, que forma un lecho fluidizado y estando previstos apliques (4) en el lecho fluidizado, que subdividen al lecho fluidizado en una pluralidad de celdillas (5), que están dispuestas en el reactor (1) de lecho fluidizado en posición horizontal así como en una pluralidad de celdillas dispuestas en posición vertical, con paredes de las celdillas que son permeables a los gases y que presentan orificios, que garantizan un índice de intercambio del catalizador heterogéneo, en forma de partículas, en la dirección vertical situado en el intervalo comprendido entre 1 y 100 litros/hora por litro de volumen del reactor, caracterizado porque los apliques están configurados en forma de empaquetadura con canales cruzados, con chapas metálicas (10), capas de metal estirado o capas de tela permeables a los gases, plegadas, que están dispuestas en la dirección vertical en el reactor (1) de lecho fluidizado, paralelamente entre sí, con cantos de plegamiento (11), que forman superficies de plegamiento (12) con un ángulo de inclinación con respecto a la vertical diferente de cero, y presentando las superficies de plegamiento (12) de las sucesivas chapas metálicas (10), de las sucesivas capas de metal estirado o de las sucesivas capas de tela, el mismo ángulo de inclinación pero, sin embargo, con signo inverso y porque se forman celdillas (5), que están limitadas en la dirección vertical por angosturas (13) entre los cantos de plegamiento (11)

La invención se refiere a un procedimiento para la obtención de aminas aromáticas por medio de la hidrogenación catalítica de los correspondientes nitrocompuestos en un reactor de lecho fluidizado, de manera especial se refiere a la obtención de anilinas por medio de la hidrogenación catalítica de nitrobenceno.

Se conoce por la publicación DE-A 2 849 002 un procedimiento para llevar a cabo la hidrogenación catalítica en fase gaseosa de aminas aromáticas sobre catalizadores soportados, que contienen paladio, cuya hidrogenación se lleva a cabo, de manera preferente, en reactores tubulares, siendo disipado el calor de la reacción con un líquido caloportador adecuado, cuya temperatura se mantiene en el intervalo comprendido entre aproximadamente 150 y 350ºC. El inconveniente consiste en que la disipación del calor está posiblemente limitada: las posibles densidades del flujo térmico para llevar a cabo la disipación del calor de la reacción por medio de un intercambiador de calor se encuentran, en el caso de catalizadores soportados dispuestos de forma localmente fija, en el intervalo comprendido entre 0,5 y 5 kW por metro cuadrado de tal manera, que en el caso de reacciones fuertemente exotérmicas, especialmente en el caso de la hidrogenación del nitrobenceno para dar anilina, la disipación del calor de la reacción choca con dificultades cuando se utiliza un reactor tubular.

Por lo tanto, se propuso llevar a cabo la hidrogenación para dar aminas aromáticas en reactores de lecho fluidizado, que son conocidos por sus propiedades intercambiadoras de calor muy buenas. Tales procedimientos están descritos, por ejemplo, en la publicación DE-A 1 114 820 y en la publicación DE-A 1 133 394: como catalizadores para la hidrogenación entran en consideración, de conformidad con las citadas publicaciones, los metales pesados de los grupos primero y quinto hasta séptimo del Sistema Periódico de los Elementos así como del grupo de hierro y del grupo del platino, por ejemplo el cobre, el molibdeno, el wolframio, el níquel, el cobalto o mezclas de los mismos, así como sus óxidos, sulfuros o halogenuros, en caso dado junto con boro o con compuestos del boro. Los catalizadores pueden estar depositados sobre soportes variables. Los catalizadores presentan un tamaño de grano pequeño, por ejemplo de 0,3 mm, y se mantienen en movimiento fluidizado por medio de la mezcla de partida que debe ser hidrogenada y por medio del hidrógeno, que es necesario para la hidrogenación, en caso dado en mezcla con un gas inerte.

En el procedimiento de la patente principal DE-A 1 114 820 se trabaja en ausencia de presión, por el contrario, en el procedimiento de la patente adicional DEA 1 133 394, se trabaja a presión elevada de, al menos, 3 atmósferas de sobrepresión, con lo que se conseguiría una duración de vida mayor del catalizador.

Como consecuencia de las propiedades de disipación del calor muy buenas del lecho fluidizado, en el que pueden realizarse densidades del flujo térmico situadas en el intervalo comprendido entre 10 y 100 kW por metro cuadrado, para llevar a cabo la disipación del calor de la reacción, puede configurarse el reactor de lecho fluidizado para la conducción isoterma de la reacción favorecida, de una manera claramente más sencilla que en el caso de los reactores tubulares, que tienen que refrigerarse de una manera costosa.

La publicación US-A-3 429 654 describe un procedimiento para llevar a cabo la hidrogenación de nitrobenceno para dar anilina en un reactor de lecho fluidizado con bolas huecas, que presentan, por ejemplo, un diámetro de 15 mm y 10 orificios circulares, que están distribuidos uniformemente sobre la superficie de las bolas, con diámetros de los orificios de 5 mm.

El artículo especializado de la publicación Applied Catalysis, tomo 286, Nr. 1, 2005, páginas 30 hasta 35 (Diao, S. et al.: Hidrogenación gaseosa catalítica de nitrobenceno para dar anilina en un reactor de lecho fluidizado con dos etapas-Gaseous catalytic hydrogenation of nitrobenzene to aniline in a two-stage fluidized bed reactor) describe un procedimiento para llevar a cabo la hidrogenación catalítica de nitrobenceno para dar anilina en un reactor de lecho fluidizado, en el que está montado un plato perforado con una relación de orificios muy pequeña en la zona central axial, con lo cual se forman dos recintos de reacción, entre los cuales se impide un remezclado. De este modo, se aumenta la conversión de nitrobenceno y, de manera especial, la duración de vida del catalizador. El documento no describe el montaje de celdillas en un reactor de lecho fluidizado para llevar a cabo la

- 3 hidrogenación catalítica de nitrocompuestos para dar las aminas correspondientes. La publicación US 3,482,946 describe un reactor de lecho fluidizado, que está subdividido en varios recintos de reacción por medio de platos perforados. La publicación WO 2005/077520 describe un reactor de lecho fluidizado, en el que se han dispuesto platos permeables a los gases en el lecho fluidizado, cuyos platos están conectados de forma térmicamente conductora con un intercambiador de calor que está dispuesto en el lecho fluidizado. En este caso, el tamaño de los orificios o bien la estructura de las placas permeables a los gases deben proyectarse de tal manera, que se evite una coalescencia de burbujas de gas, con la consecuencia de un removido mejor del lecho fluidizado y, por consiguiente, una distribución más uniforme de la temperatura. La publicación DE-A 10 2004 014 677 describe un reactor de lecho fluidizado para llevar a cabo la realización de reacciones exotérmicas con equilibrio químico, estando dispuesto al menos un intercambiador de calor en el lecho fluidizado para llevar a cabo el control de la distribución de la temperatura. El lecho fluidizado no está subdividido en celdillas. La publicación EP-A 0 331 465 describe un procedimiento para llevar a cabo la obtención de cloro en un reactor de lecho fluidizado, estando dispuesta una pluralidad de platos perforados. El lecho fluidizado no está subdividido en celdillas. Las publicaciones EP-A 1 477 224, EP-A 0 428 265 y DE-A 102 26 120 describen empaquetaduras de canal cruzado para el empleo en procedimientos destinados al intercambio de material y/o de calor. Sin embargo, el lecho fluidizado se ha revelado como inadecuado en lo que se refiere a la transición de materia puesto que se limita de manera conocida el contacto entre el catalizador y los componentes de la reacción como consecuencia de la formación de burbujas de gas pobres en materia sólida. Esto tiene como consecuencia que una parte de los nitrocompuestos aromáticos no entre en contacto con el catalizador soportado fluidizado y que abandone la zona de la reacción sin haber reaccionado. Por este motivo no solamente disminuye la conversión, sino que también se producen otros inconvenientes: por ejemplo el nitrobenceno no convertido en anilina tiene un efecto perjudicial con ocasión de la obtención de difenilmetanodiisocianato (MDI), que constituye un producto intermedio importante

en la cadena de creación de valor del poliuretano.

Por lo tanto, la tarea de la invención consistía en mejorar todavía más el procedimiento para la obtención de las aminas aromáticas por medio de la hidrogenación catalítica de los nitrocompuestos correspondientes en un reactor de lecho fluidizado.

La tarea se resuelve por medio de un procedimiento para la obtención de aminas aromáticas en un reactor de lecho fluidizado por medio de una hidrogenación catalítica del correspondiente nitrocompuesto, recorriendo desde abajo hacia arriba una mezcla de reacción en estado gaseoso, que contiene el nitrocompuesto y el hidrógeno, un catalizador heterogéneo en forma de partículas, que forma el lecho fluidizado y se han previsto apliques en el lecho fluidizado, que subdividen al lecho fluidizado en una pluralidad de celdillas horizontales así como en una pluralidad de celdillas verticales, dispuestas en el reactor de lecho fluidizado, siendo las paredes de las celdillas permeables a los gases y que presentan orificios, que garantizan un índice de intercambio del catalizador heterogéneo, en forma de partículas, en la dirección vertical situado en el intervalo comprendido entre 1 y 100 litros/hora por litro de volumen del reactor, caracterizado porque los apliques están configurados en forma de empaquetadura con canales cruzados, con chapas metálicas, capas de metal estirado o capas de tela permeables a los gases, plegadas, que están dispuestas de forma paralela entre sí en la dirección vertical en el reactor del lecho fluidizado, con cantos de plegamiento, que constituyen superficies...

1. Procedimiento para la obtención de aminas aromáticas por medio de una hidrogenación catalítica del nitrocompuesto correspondiente en un reactor (1) de lecho fluidizado, recorriendo desde abajo hacia arriba una mezcla de reacción (7) en estado gaseoso, que contiene al nitrocompuesto y al hidrógeno, un catalizador heterogéneo, en forma de partículas, que forma un lecho fluidizado y estando previstos apliques (4) en el lecho fluidizado, que subdividen al lecho fluidizado en una pluralidad de celdillas (5), que están dispuestas en el reactor (1) de lecho fluidizado en posición horizontal así como en una pluralidad de celdillas dispuestas en posición vertical, con paredes de las celdillas que son permeables a los gases y que presentan orificios, que garantizan un índice de intercambio del catalizador heterogéneo, en forma de partículas, en la dirección vertical situado en el intervalo comprendido entre 1 y 100 litros/hora por litro de volumen del reactor, caracterizado porque los apliques están configurados en forma de empaquetadura con canales cruzados, con chapas metálicas (10), capas de metal estirado o capas de tela permeables a los gases, plegadas, que están dispuestas en la dirección vertical en el reactor (1) de lecho fluidizado, paralelamente entre sí, con cantos de plegamiento (11), que forman superficies de plegamiento (12) con un ángulo de inclinación con respecto a la vertical diferente de cero, y presentando las superficies de plegamiento

(12) de las sucesivas chapas metálicas (10), de las sucesivas capas de metal estirado

o de las sucesivas capas de tela, el mismo ángulo de inclinación pero, sin embargo, con signo inverso y porque se forman celdillas (5), que están limitadas en la dirección vertical por angosturas (13) entre los cantos de plegamiento (11).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la amina aromática es la anilina y el nitrocompuesto correspondiente es el nitrobenceno.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque como catalizadores son empleados catalizadores soportados o no soportados, que contienen metales pesados de los grupos primero y/o de los grupos quinto hasta octavo del Sistema Periódico, de manera especial de uno o varios de los elementos constituidos por el cobre, el paladio, el molibdeno, el wolframio, el níquel, el cobalto.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de inclinación de las superficies de plegamiento (12) con respecto a la vertical está

- 12 situado en el intervalo comprendido entre 10 y 80º, de manera preferente entre 20 y 70º, de manera especialmente preferente entre 30 y 60º. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las celdillas (5) de los apliques (4) presentan un diámetro hidráulico, medido 5 por medio de la técnica de los trazadores radioactivos, comprendido entre 100 y 5 mm, de manera preferente comprendido entre 50 y 5 mm. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en los apliques (4) están montados intercambiadores de calor (3). 7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque los 10 intercambiadores de calor (3) están configurados en forma de placas o en forma tubular. 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los apliques (4) están formados con materiales metálicos, cerámicos, polímeros o vítreos. 15 9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los apliques (4) subdividen en celdillas (5) entre un 10 y un 90 por ciento en volumen del lecho fluidizado. 10. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque está libre de apliques (4) la zona inferior del lecho fluidizado en el sentido de flujo de la 20 mezcla de reacción en estado gaseoso. 11. Procedimiento según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque los apliques (4), que subdividen en celdillas (5) al lecho fluidizado, están dispuestos por encima del intercambiador de calor (3). Siguen dos hojas de dibujos.