PROCEDIMIENTO PARA EL AISLAMIENTO DE METILGLICIN-NITRILO-N,N-DIACETONITRILOS A PARTIR DE UNA MEZCLA ACUOSA CRUDA.

Procedimiento para el aislamiento de metiglicin-nitril-N,N-diacetonitrilo (MGDN) a partir de una emulsión acuosa que contiene MGDN con un contenido en MGDN de un 3 - 50 % en peso en un cristalizador,

con los pasos: (a) partiendo de una temperatura por encima del punto de solidificación, la emulsión acuosa se enfría a una 5 temperatura por debajo del punto de solidificación, no soprepasando la velocidad de refrigeración en media temporal 5 K/h, hasta que esencialmente la cantidad total de MGDN emulsionado se ha solidificado, (b) la suspensión acuosa obtenida se enfría y/o se concentra adicionalmente, pudiendo ser la velocidad de enfriamiento mayor que en el paso (a)

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La invención se refiere a un procedimiento para el aislamiento de metilglicin-nitril-N,N-diacetonitrilo a partir de una mezcla cruda acuosa, como se produce en la obtención de metilglicin-nitril-N,N-diacetonitrilo.

Los aminopolifosfonatos empleados frecuentemente como complejantes en detergentes domésticos, o aminopolicarboxilatos, como ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), son biodegradables sólo en medida reducida. Constituyen una alternativa económica los derivados de ácido glicin-N,N-diacético, como el ácido metilglicin-N,Ndiacético (MGDA), que no es tóxico, y es convenientemente biodegradable. El empleo de MGDA y de derivados de ácido glicin-N,N-diacético análogos en agentes de limpieza, así como sus síntesis, se describen en la WO-A 94/29421 y la US 5 849 950. Para una producción económica de derivados de ácido glicin-N,N-diacético se plantean requisitos elevados en el rendimiento de pasos de síntesis aislados y pureza de productos intermedios aislados.

MGDA se obtiene mediante reacción de iminodiacetonitrilo con acetaldehído o ácido cianhídrico, o de alfa-alaninnitrilo con formaldehído y ácido cianhídrico, e hidrólisis alcalina de MGDN obtenido como producto intermedio con hidróxido sódico, obteniéndose la sal trisódica de MGDA. Para conseguir altos rendimientos en MGDA es deseable aislar MGDN como producto intermedio, y emplear el mismo como substancia pura en el paso de hidrólisis subsiguiente. En la US 5 849 950, ejemplo 2, mediante refrigeración de la mezcla de productos se cristaliza MGDN a partir de la mezcla de productos crudos de reacción de HCN, formaldehído y alanin-nitrilo, que se genera en un paso previo in situ a partir de acetaldehído, HCN y amoniaco.

La mezcla cruda acuosa que contiene MGDN puede contener una serie de componentes secundarios. Si se obtiene MGDN mediante reacción de Strecker controlada por pH, o de iminodiacetonitrilo (IDN) con acetaldehído y ácido cianhídrico, se puede emplear IDN como materia prima cristalina, o bien se puede generar mediante reacción controlada por pH de urotropina con HCN en disolución acuosa, y emplear sin aislamiento para dar MGDN. Como componentes secundarios, la mezcla cruda acuosa de MGDN contiene entonces sulfato amónico, cianhidrina de acetaldehído, cianhidrina de formaldehído, metilen-bis-iminodiacetonitrilo (MBIDN), nitrilotriacetonitrilo (NTN), así como eductos no transformados.

MGDN posee una solubilidad en agua fuertemente dependiente de la temperatura. De este modo, a 10ºC se puede disolver sólo aproximadamente un 0,5 % en peso de MGDN en agua, o en una disolución acuosa de sulfato amónico. A aproximadamente 60ºC, la solubilidad asciende aproximadamente a un 5 % en peso. Por encima de aproximadamente 60ºC se presenta una emulsión de MGDN y su disolución acuosa con más de un 5 % en peso de MGDN disuelto. No es conocido un diagrama de fases del sistema agua-MGDN.

Debido a la fuerte dependencia con la temperatura de la solubilidad de MGDN en agua, se puede aislar MGDN mediante cristalización por refrigeración y subsiguiente separación sólido/líquido a partir de su disolución acuosa. En el enfriamiento de una disolución o emulsión acuosa de MGDN precipita MGDN como producto sólido en forma de cristales finos aciculares, que se aglomeran. Las aguas madre incluidas en los aglomerados contienen como impurezas todos los componentes secundarios de la síntesis de MGDN, de modo que el cristalizado húmedo separado mediante filtración presenta un color marrón oscuro. En la cristalización por refrigeración se producen además incrustaciones en las paredes del cristalizador.

Es tarea de la invención poner a disposición un procedimiento mejorado para la separación de MGDN a partir de las mezclas acuosas de productos crudos producidas en su obtención.

El problema se soluciona mediante un procedimiento para el aislamiento de metiglicin-nitril-N,N-diacetonitrilo (MGDN) a partir de una emulsión acuosa que contiene MGDN con un contenido en MGDN de un 3 -50 % en peso en un cristalizador, con los pasos:

(a) partiendo de una temperatura por encima del punto de solidificación, la emulsión acuosa se enfría a una temperatura por debajo del punto de solidificación, no soprepasando la velocidad de refrigeración en media temporal 5 K/h, hasta que esencialmente la cantidad total de MGDN emulsionado se ha solidificado,

(b) la suspensión acuosa obtenida se enfría y/o se concentra adicionalmente, pudiendo ser la velocidad de enfriamiento mayor que en el paso (a).

Es esencial que en el paso (a) la mezcla de productos crudos que contiene MGDN, que se presenta como fase continua acuosa por encima del punto de solidificación de MGDN como emulsión de MGDN como fase orgánica dispersa en una disolución acuosa saturada de MGDN como fase continua acuosa, se enfría apenas muy lentamente en media temporal, es decir, con una velocidad de enfriamiento reducida (expresada en K/h) bajo el punto de solidificación. El punto de solidificación es aquella temperatura a la que solidifica MGDN de pureza dada,

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es decir, las gotitas de MGDN emulsionadas en la fase acuosa también solidifican. Este punto, dependiendo del tipo y cantidad de impurezas contenidas en MGDN, puede variar en algunos ºC, y se sitúa en aproximadamente 65ºC para MGDN puro.

La velocidad de enfriamiento en el paso (a) es en media temporal ≤ 5 K/h, preferentemente ≤ 3 K/h. La velocidad de enfriamiento puede ser arbitraria en principio, para fines prácticos asciende generalmente de 1 K/h a 5 K/h. La velocidad de enfriamiento momentánea puede ser constante o variar, en tanto hasta el momento en el que prácticamente la cantidad total de MGDN emulsionado ha pasado de estado líquido a estado sólido (cristalino) se ha formado una suspensión a partir de la emulsión, la velocidad de enfriamiento en media temporal no sobrepasa el valor límite indicado. A modo de ejemplo, la emulsión se puede enfriar rápidamente con una velocidad que sobrepasa claramente el valor límite indicado de manera momentánea, y a continuación se enfría adicionalmente con una velocidad de enfriamiento bastante más reducida, que se sitúa claramente por debajo del valor límite indicado, o a continuación se mantiene esencialmente constante la temperatura durante un intervalo de tiempo, y hasta que se ha solidificado prácticamente el MGDN emulsionado total. A modo de ejemplo, la emulsión se puede enfriar "rápidamente", por ejemplo con una velocidad de enfriamiento momentánea de > 5 K/h, a una temperatura hasta 10ºC por debajo del punto de solidificación, a lo que sigue un "tiempo de mantenimiento" durante el cual la temperatura se mantiene esencialmente constante, hasta que se ha solidificado prácticamente el MGDN total emulsionado. A modo de ejemplo, este tiempo de mantenimiento puede ascender de 0,5 a 2 h.

El enfriamiento de la emulsión acuosa en el paso (a) se puede efectuar mediante evaporación de agua y/o mediante descarga de calor a través de la pared del cristalizador.

En el paso subsiguiente (b) se enfría y/o concentra adicionalmente la suspensión acuosa obtenida, pudiendo ser la velocidad de enfriamiento mayor en el paso (a).

Mediante el enfriamiento lento de la suspensión en el paso (a) se asegura que el MGDN emulsionado se haya solidificado ya y se presente en forma cristalina antes de llegar a cristalización de MGDN disuelto a partir de la disolución mediante enfriamiento adicional de la mezcla de MGDN/agua en extensión digna de mención. Por lo tanto se separan en el tiempo la solidificación de MGDN emulsionado y la cristalización de MGDN disuelto de la disolución. De este modo se suprime sensiblemente una nueva formación de gérmenes de cristalización, mediante lo cual se evita la formación de fracción fina. La cristalización de MGDN de la disolución se efectúa de modo completamente predominante en los cristales groseros de MGDN ya presentes. Este efecto no se produce si mediante enfriamiento demasiado rápido de las gotitas de MGDN emulsionadas y cristalización de MGDN disuelto se efectúan esencialmente de manera simultánea.

Preferentemente, durante el proceso de cristalización se evapora agua de la mezcla acuosa al menos parcialmente, pudiendo ir acompañado este proceso de evaporación de un enfriamiento y/o concentración de la mezcla. Mediante la evaporación, de manera sensiblemente adyacente a la interfase espacio líquido/gas de la mezcla acuosa se produce una zona de sobresaturación, en la que se llega a la cristalización... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el aislamiento de metiglicin-nitril-N,N-diacetonitrilo (MGDN) a partir de una emulsión acuosa que contiene MGDN con un contenido en MGDN de un 3 -50 % en peso en un cristalizador, con los pasos:

(a) partiendo de una temperatura por encima del punto de solidificación, la emulsión acuosa se enfría a una temperatura por debajo del punto de solidificación, no soprepasando la velocidad de refrigeración en media temporal 5 K/h, hasta que esencialmente la cantidad total de MGDN emulsionado se ha solidificado,

(b) la suspensión acuosa obtenida se enfría y/o se concentra adicionalmente, pudiendo ser la velocidad de enfriamiento mayor que en el paso (a).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso (a) se enfría la mezcla acuosa 10 mediante evaporación de agua y/o mediante descarga de calor a través de la pared del cristalizador.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso (b) se enfría y/o se concentra la mezcla acuosa mediante evaporación de agua.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el paso (b) se descarga calor a través de la pared del cristalizador por debajo de una temperatura de ≤ 30ºC. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el paso (b) la velocidad de enfriamiento asciende al menos a 5 K/h en media temporal.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el paso (b) se enfría a una temperatura por debajo de 20ºC.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la mezcla cruda que contiene 20 MGDN se obtiene mediante reacción de metilglicin-nitrilo con HCN y formaldehído.