PROCEDIMIENTO PARA LA SEPARACION DE CLORURO DE HIDROGENO Y FOSGENO.

Procedimiento para la separación de cloruro de hidrógeno y fosgeno,

caracterizado porque en un paso a) se pone en contacto una mezcla de cloruro de hidrógeno y fosgeno con un líquido iónico, en el que se disuelve al menos una parte de cloruro de hidrógeno, y después, en un paso b), se separa el cloruro de hidrógeno disuelto en el líquido iónico

Procedimiento para la separación de cloruro de hidrógeno y fosgeno.

En muchos procedimientos realizados a escala industrial, a modo de ejemplo en la obtención de isocianatos, cloruros de ácido y policarbonatos, se producen mezclas de cloruro de hidrógeno y fosgeno, que se pueden descomponer en sus componentes. A tal efecto son conocidos una serie de procedimientos.

La DE 2143994 describe la eliminación de fosgeno a partir de cloruro de hidrógeno gaseoso mediante compresión y condensación parcial de cloruro de hidrógeno. Es desventajoso el empleo de un compresor de gas con gran gasto en costes y mantenimiento.

La GB 737442 describe la obtención de fosgeno a partir de una corriente de cloruro de hidrógeno-fosgeno mediante condensación en un condensador de haz de tubos. Es desfavorable la baja temperatura de condensación, de -40 a -60ºC. Esto presupone el empleo de una instalación de refrigeración costosa.

La DE 1107218 describe la eliminación de fosgeno a partir de una mezcla de cloruro de hidrógeno-fosgeno mediante lavado con dicloruro de etileno. En el procedimiento de lavado es desfavorable que el agente de lavado orgánico dicloruro de etileno esté contenido en la corriente de cloruro de hidrógeno tras el lavado.

En la SU 1811161 se describe la separación de cloruro de hidrógeno y fosgeno mediante absorción en el disolvente clorobenceno. En el procedimiento de lavado, también en este caso, es desfavorable que el clorobenzoílo esté contenido en la corriente de cloruro de hidrógeno tras el lavado.

La RO 63844 describe la eliminación de fosgeno a partir de una mezcla de cloruro de hidrógeno-fosgeno mediante lavado. Entre otros se emplea el agente de lavado orto-diclorobenceno. También en este procedimiento de lavado es desfavorable que el agente de lavado orgánico esté contenido en la corriente de cloruro de hidrógeno tras el lavado.

La DE 1593412 describe la separación por destilación de cloruro de hidrógeno y fosgeno. El cloruro de hidrógeno que se produce en este caso es muy puro, de modo que también es apropiado, por ejemplo, para aplicaciones en productos alimenticios. En la separación por destilación es desfavorable que ésta se deba llevar a cabo a una presión más elevada, ya que el cloruro de hidrógeno que se produce en la cabeza de destilación se debe condensar con un medio refrigerante a través de cambiador de calor. Para no tener que emplear una instalación de refrigeración a baja temperatura, extremadamente costosa, para la generación del medio refrigerante, la destilación se lleva a cabo bajo presión. En este caso es desfavorable el gasto de seguridad elevado para el manejo seguro de fosgeno bajo presión.

En la WO 99/11597 se describe la separación de cloruro de hidrógeno y fosgeno bajo presión en una columna que está post-conectada a un reactor para la obtención de cloroformiato. El reactor se acciona a presiones de 2 a 60 bar, preferentemente de 6 a 40 bar. Para la separación de fosgeno y cloruro de hidrógeno se consideran ventajosas presiones elevadas, ya que los condensadores no se deben accionar entonces a bajas temperaturas. En este caso es desfavorable el gasto de seguridad elevado para el manejo seguro de fosgeno bajo presión.

La WO 04/056758 describe un procedimiento para la separación de una mezcla de substancias, constituida por cloruro de hidrógeno y fosgeno, caracterizado porque en primer lugar se lleva una condensación parcial o completa de fosgeno, después una destilación o arrastre por vapor en una columna para la eliminación de cloruro de hidrógeno del producto de cola fosgeno, y a continuación un lavado del producto de cabeza cloruro de hidrógeno con el disolvente de proceso para la absorción de fosgeno en el disolvente de proceso. En el procedimiento es desfavorable que el cloruro de hidrógeno que se produce contiene aún trazas de disolvente de proceso, que se deben eliminar, por ejemplo, mediante absorción en un lecho de carbón activo.

Además se describe también la purificación reactiva de cloruro de hidrógeno, a modo de ejemplo en la US 3142535, la EP 531836 o la DE 1203741. Es desventajoso el consumo estequiométrico de la disolución de reacción y la descomposición de componentes eliminados, de modo que éstos no se pueden reutilizar.

En la JP 09208589, para la eliminación de cloruro de hidrógeno formado en la reacción se emplea un compuesto metálico alcalino o alcalinotérreo, preferentemente una sal ligeramente ácida, u óxido, como óxido de calcio. Es desfavorable que el cloruro de hidrógeno se consume y no se puede reutilizar.

Por lo tanto, era tarea de la invención poner a disposición un procedimiento para la separación de cloruro de hidrógeno y fosgeno a partir de una mezcla de fosgeno-cloruro de hidrógeno, que funcionara a presiones moderadas, que permitiera un manejo sencillo y seguro de fosgeno, y que funcionara a temperaturas en las que no se requiera una instalación de refrigeración a baja temperatura costosa. En este caso, las corrientes de cloruro de hidrógeno y fosgeno obtenidas tendrán una pureza elevada.

Sorprendentemente se descubrió que este problema se puede solucionar con un lavado bajo empleo de un líquido iónico.

Por consiguiente, es objeto de la invención un procedimiento para la separación de cloruro de hidrógeno y fosgeno, caracterizado porque en un paso a) se pone en contacto una mezcla de cloruro de hidrógeno y fosgeno con un líquido iónico, en el que se disuelve al menos una parte de cloruro de hidrógeno, y después, en un paso b), se separa el cloruro de hidrógeno disuelto en el líquido iónico.

La mezcla de cloruro de hidrógeno/fosgeno, como se indica, se pone en contacto con el líquido iónico en un primer paso de lavado a).

En este caso se forma una fase gaseosa exenta de cloruro de hidrógeno, o empobrecida en cloruro de hidrógeno, es decir, ésta contiene menos cloruro de hidrógeno que la mezcla de partida. La fase de agente de lavado producida contiene desfavorablemente más cloruro de hidrógeno que la mezcla de partida. En un segundo paso de procedimiento se expulsa el cloruro de hidrógeno del líquido iónico.

El agente de lavado se puede emplear de nuevo para la separación de la mezcla de cloruro de hidrógeno/fosgeno tras la expulsión del cloruro de hidrógeno.

Para alcanzar las purezas deseadas de cloruro de hidrógeno y fosgeno puede ser ventajoso realizar el lavado en un aparato de varias etapas en combinación con un evaporador. Para la reducción de la corriente de agente de lavado necesaria es posible efectuar una refrigeración intermedia del líquido iónico para el aumento de su capacidad de absorción.

Adicionalmente puede ser ventajoso repetir varias veces el citado paso de lavado con diferentes líquidos iónicos. En este caso se puede someter a otro lavado tanto el fosgenal, como también la corriente de cloruro de hidrógeno. El procedimiento se puede llevar a cabo de manera continua o discontinua. El procedimiento se lleva a cabo preferentemente de manera continua.

El contacto entre la mezcla de cloruro de hidrógeno/fosgeno y el líquido iónico para la disolución del cloruro de hidrógeno en el primer paso del procedimiento según la invención se puede obtener en todos los aparatos de contacto gas-líquido habituales. Entre estos cuentan depósitos, bombas de recirculación, al menos constituidas por bomba y tobera de introducción de gases, absorbente superficial, absorbente molecular por gravedad, columnas, columnas de burbujas, calderas de agitación con alimentaciones de gas, columnas de pulverizado, lavadores de tobera de chorro.

Preferentemente se emplean columnas con elementos de inserción. Como elementos de inserción se pueden emplear empaquetaduras, platos y/o cuerpos de relleno. La mezcla de cloruro de hidrógeno/fosgeno se puede cargar entre cabeza y cola de la columna, o en la cola de la columna. La mezcla de cloruro de hidrógeno/fosgeno se carga preferentemente entre cabeza y cola de la columna.

En una forma de ejecución preferente se extrae de la columna una corriente de líquido en la extracción lateral, se enfría a través de un cambiador de calor, y se alimenta de nuevo a la columna en una etapa, que se puede situar a mayor o igual altura que la etapa de extracción.

En otra forma de ejecución preferente, la cola de la columna está realizada con una etapa de evaporador. Como evaporador entran en consideración todos los tipos de evaporador habituales, como evaporadores moleculares por gravedad, tubo helicoidal,...

1. Procedimiento para la separación de cloruro de hidrógeno y fosgeno, caracterizado porque en un paso a) se pone en contacto una mezcla de cloruro de hidrógeno y fosgeno con un líquido iónico, en el que se disuelve al menos una parte de cloruro de hidrógeno, y después, en un paso b), se separa el cloruro de hidrógeno disuelto en el líquido iónico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los líquidos iónicos son compuestos que presentan un catión y un anión, siendo orgánico al menos uno de los iones, en especial al menos el catión.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el catión es seleccionado a partir del grupo que contiene 1,2,3-trimetilimidazolio, 1,3,4,5-tetrametilimidazolio, 1,3,4-dimetilimidazolio, 1,3,4-trimetilimidazolio, 1,3-dibutil-2-metilimidazolio, 1,3-dibutilimidazolio, 1,2-dimetilimidazolio, 1,3-dimetilimidazolio, 1-bencil-3-metilimidazolio, 1-butil-2,3-dimetilimidazolio, 1-butil-2-etil-5-metilimidazolio, 1-butil-2-etilimidazolio, 1-butil-2-metilimidazolio, 1-butil-3,4,5-trimetilimidazolio, 1-butil-3,4-dimetilimidazolio, 1-butil-3-etilimidazolio, 1-butil-3-metilimidazolio, 1-butil-4-metilimidazolio, 1-butilimidazolio, 1-decil-3-metilimidazolio, 1-dodecil-3-metilimidazolio, 1-etil-2,3-dimetilimidazolio, 1-etil-3-metilimidazolio, 1-hexadecil-2,3-dimetilimidazolio, 1-hexadecil-3-metilimidazolio, 1-hexil-2,3-dimetilimidazolio, 1-hexil-3-metilimidazolio, 1-metil-2-etilimidazolio, 1-metil-3-octilimidazolio, 1-metilimidazolio, 1-pentil-3-metilimidazolio, 1-fenilpropil-3-metilimidazolio, 1-propil-2,3-dimetilimidazolio, 1-tetradecil-3-metilimidazolio, 2,3-dimetilimidazolio, 2-etil-3,4-dimetilimidazolio, 3,4-dimetilimidazolio, 1,2-dimetilpiridinio, 1-butil-2-etil-6-metilpiridinio, 1-butil-2-etilpiridinio, 1-butil-2-metilpiridinio, 1-butil-3,4-dimetilpiridinio, 1-butil-3,5-dimetilpiridinio, 1-butil-3-etilpiridinio, 1-butil-3-metilpiridinio, 1-butil-4-metilpiridinio, 1-butilpiridinio, 1-etilpiridinio, 1-hexil-3-metilpiridinio, 1-hexil-4-metilpiridinio, 1-hexilpiridinio, 1-metilpiridinio, 1-octilpiridinio, 2-etil-1,6-dimetilpiridinio, 2-etil-1-metilpiridinio, 4-metil-1-octilpiridinio, 1,1-dimetilpirrolidinio, 1-butil-1-etilpirrolidinio, 1-butil-1-metilpirrolidinio, 1-etil-1-metilpirrolidinio, 1-etil-3-metilpirrolidinio, 1-hexil-1-metilpirrolidinio, 1-octil-1-metilpirrolidinio, guanidinio, hexametilguanidinio, N,N,N',N'-tetrametil-N''-etilguanidinio, N-pentametil-N-isopropilguanidinio, N-pentametil-N-propilguanidinio, benciltrifenilfosfonio, tetrabutilfosfonio, trihexil(tetradecil)fosfonio, tri-iso-butil(metil)fosfonio, butiltrimetilamonio, metiltrioctilamonio, octiltrimetilamonio, tetrabutilamonio, tetraetilamonio, tetrametilamonio, tributilmetilamonio e iones guanidinio de la fórmula general (I)

significando los restos R1 a R6, independientemente entre sí, en cada caso hidrógeno, alquilo con 1 a 18 átomos de carbono, en caso dado alquilo con 2 a 18 átomos de carbono interrumpido por uno o varios átomos de oxígeno y/o azufre, y/o uno o varios grupos imino substituidos o no substituidos, arilo con 6 a 12 átomos de carbono, cicloalquilo con 5 a 12 átomos de carbono, o un heterociclo de cinco a seis eslabones que presenta átomos de oxígeno, nitrógeno y/o azufre, o formando dos de ellos conjuntamente un anillo insaturado, saturado o aromático, y en caso dado interrumpido por uno o varios átomos de oxígeno y/o azufre y/o uno o varios grupos imino substituidos o no substituidos, pudiendo estar substituidos los citados restos respectivamente por grupos funcionales, arilo, alquilo, ariloxi, alquiloxi, halógeno, heteroátomos y/o heterociclos.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el catión es seleccionado a partir del grupo que contiene 1,2,3-trimetilimidazolio, 1,2-dimetilimidazolio, 1,3,4-trimetilimidazolio, 1,3-dibutilimidazolio, 1,3-dietilimidazolio, 1,3-dimetilimidazolio, 1-butil-2,3-dimetilimidazolio, 1-butil-2-metilimidazolio, 1-butil-3-etilimidazolio, 1-butil-3-metilimidazolio, 1-butilimidazolio, 1-etil-2,3-dimetilimidazolio, 1-etil-3-metilimidazolio, 1-hexil-3-metilimidazolio, 1-metil-2-etilimidazolio, 1-metil-3-octilimidazolio, 1-metilimidazolio, 1,2-dimetilpiridinio, 1-butil-2-metilpiridinio, 1-butil-3-etilpiridinio, 1-butil-3-metilpiridinio, 1-butil-4-metilpiridinio, 1-butilpiridinio, 1-etilpiridinio, 1-hexilpiridinio, 1-metilpiridinio, 2-etil-1-metilpiridinio, 1,1-dimetilpirrolidinio, 1-butil-1-etilpirrolidinio, 1-butil-1-metilpirrolidinio, 1-etil-1-metilpirrolidinio, guanidinio, hexametilguanidinio, benciltrifenilfosfonio, tetrabutilfosfonio, butiltrimetilamonio, metiltrioctilamonio, tetrabutilamonio, tributilmetilamonio.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el catión es seleccionado a partir del grupo que contiene 1,2,3-trimetilimidazolio, 1,2-dimetilimidazolio, 1,3-dimetilimidazolio, 1-butil-2-metilimidazolio, 1-butil-3-etilimidazolio, 1-butil-3-metilimidazolio, 1-butilimidazolio, 1-etil-3-metilimidazolio, 1-metilimidazolio, 1-butil-4-metilpiridinio, 1-butilpiridinio, 1-etilpiridinio, 1-metilpiridinio, guanidinio, hexametilguanidinio, metiltrioctilamonio y tributilmetilamonio.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el anión es seleccionado a partir del grupo que contiene acetato, bis(2,4,4-trimetilpentil)fosfinato, bis(malonato)borato, bis(oxalato)borato, bis(pentafluoretil)fosfinato, bis(ftalato)borato, bis(salicilato)borato, bis(trifluormetanosulfonil)imidato, bis(trifluormetanosulfonil)metano, bis(trifluormetil)imidato, bromuro, bromoaluminatos, carbonato, cloruro, cloroaluminatos, diclorocuprato, dicianamida, dietilfosfato, dihidrogenofosfato, etilsulfato, etilsulfonato, fluoruro, hexafluorfosfato, hidrogenocarbonato, hidrogenofosfato, hidrogenosulfato, hidrogenosulfito, yoduro, sulfato de metilo, sulfonato de metilo, nitrato, nitrito, fosfato, sulfato, sulfito, tetracianoborato, tetrafluorborato, tetraquis(sulfato)borato, tetraquis(metilsulfonato)borato, tiocianato, tosilato, triclorozincato, trifluoracetato, trifluormetilsulfonato, tris(heptafluorpropil)trifluorfosfato, tris(heptafluorpropil)trifluorfosfato, tris(nonafluorbutil)trifluorfosfato, tris(pentafluoretil)trifluorfosfato y tris(pentafluoretilsulfonil)trifluorfosfato.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el anión es seleccionado a partir del grupo que contiene acetato, bis(trifluormetanosulfonil)imidato, bis(trifluormetanosulfonil)metano, bis(trifluormetil)imidato, bromuro, cloruro, etilsulfonato, hexafluorfosfato, hidrogenofosfato, hidrogenosulfato, metilsulfonato, sulfato, tetrafluorborato, tetraquis(hidrogenosulfato)borato, tiocianato, tosilato, trifluoracetato y trifluormetilsulfonato.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el anión es seleccionado a partir del grupo que contiene bis(trifluormetanosulfonil)imidato, cloruro, hidrogenosulfato, metilsulfonato, tosilato y trifluormetilsulfonato.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el anión es cloruro.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el líquido iónico es seleccionado a partir del grupo que contiene cloruro de 1,3-dimetilimidazolio, cloruro de 1-butil-3-metilimidazolio, cloruro de 1-butil-4-metilpiridinio, cloruro de 1-butilpiridinio, cloruro de 1-etil-3-metilimidazolio, cloruro de 1-metilimidazolio, cloruro de 1-metilpiridinio, 1,3-dimetilimidazoliohidrogenosulfato, 1-butil-3-metilimidazoliohidrogenosulfato, 1-butil-4-metilpiridiniohidrogenosulfato, 1-butilpiridiniohidrogenosulfato, 1-etil-3-metilimidazolio-hidrogenosulfato, 1-metilimidazoliohidrogenosulfato, 1-metilpiridiniohidrogenosulfato, 1,3-dimetilimidazoliometilsulfonato, 1-butil-3-metilimidazoliometilsulfato, 1-butil-4-metilpiridinio-metilsulfonato, 1-butilpiridiniometilsulfonato, 1-etil-3-metilimidazoliometilsulfonato, 1-etilimidazoliometilsulfonato, 1-metilpiridiniometilsulfonato, 1,3-dimetilimidazoliotosilato, 1-butil-3-metilimidazoliotosilato, 1-butil-4-metilpiridiniotosilato, 1-butilpiridiniotosilato, 1-etil-3-metilimidazoliotosilato, 1-metilimidazoliotosilato y 1-metilpiridiniotosilato.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el líquido iónico es seleccionado a partir del grupo que contiene cloruro de 1-butil-3-metilimidazolio, cloruro de 1-butil-4-metilpiridinio, cloruro de 1-butilpiridinio, cloruro de 1-etil-3-metilimidazolio, cloruro de 1-metilimidazolio, 1-butil-3-metilimidazoliohidrogenosulfato, 1-butil-4-metilpiridiniohidrogenosulfato, 1-butilpiridiniohidrogenosulfato, 1-etil-3-metilimidazolio-hidrogenosulfato, 1-metilimidazoliohidrogenosulfato, 1-butil-3-metilimidazoliometilsulfonato, 1-butil-4-metilpiridinio-metilsulfonato, 1-butilpiridiniometilsulfonato, 1-etil-3-metilimidazoliometilsulfonato y 1-metilimidazoliometilsulfonato.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el líquido iónico es cloruro de etil-3-metilimidazolio.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el paso a) se lleva a cabo en un depósito, un circuito de trasiego constituido al menos por bomba y tobera de introducción de gas, un absorbente superficial, un absorbente molecular por gravedad, una columna, una columna de burbujas, una caldera de agitación con alimentaciones de gas, una columna de pulverizado o un lavador de tobera de chorro.

14. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el paso a) se lleva a cabo en una columna.

15. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el paso b) se lleva a cabo en un evaporador molecular por gravedad, un tubo helicoidal, un evaporador de capa fina, un evaporador de circulación natural con circulación externa o interna, una columna con elementos de inserción, que pueden ser calentados, un evaporador de descompresión con circulación forzada, o un evaporador molecular por gravedad.