PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE ÉSTERES DE ÁCIDOS GRASOS LINEALES O RAMIFICADOS POR RECTIFICACIÓN REACTIVA CON TAÁLISIS HETEROGÉNEA CON REACTOR PREVIO.

Procedimiento para la esterificación continua de ácidos (grasos) con 1 hasta 22 átomos de carbono con monoalcanoles con 1 hasta 10 átomos de carbono,

con dialcanoles y, respectivamente, con trialcanoles con 2 hasta 5 átomos de carbono, o con mezclas de los mismos, en fase líquida en el procedimiento a contracorriente, en presencia de catalizadores heterogéneos en el reactor previo (1) y en una columna de reacción (3), caracterizado porque (i) se elige un reactor previo de lecho fijo (I) y una unidad de separación entre el grupo que está constituido por los recipientes de expansión instantánea y los separadores de fases (2), que está conectada aguas arriba de la columna de reacción (3), para llevar a cabo la disminución de la viscosidad de la mezcla de reacción y (ii) se separa del sistema el agua que se forma durante la reacción por medio de la unidad de separación (2), con objeto de desplazar el equilibrio de la reacción por delante de la columna de reacción (3)

Campo de la invención.

Se propone un nuevo procedimiento para llevar a cabo la esterificación en continuo de ácidos (grasos) con 1 hasta 22 átomos de carbono con monoalcanoles con 1 hasta 10 átomos de carbono, con dialcanoles y, respectivamente, con trialcanoles con 2 hasta 5 átomos de carbono o con mezclas de los mismo, en fase líquida según un procedimiento a contracorriente, en presencia de catalizadores heterogéneos en el reactor previo y en la columna de reacción.

Estado de la técnica.

Se conocen procedimientos para llevar a cabo la esterificación en continuo de ácidos grasos, véase la publicación del autor H. Stage Chemiker-Ztg./Chem.Appartaur 87, Nr. 18, 661 – 666 (1963). La publicación describe la esterificación de ácidos grasos con metanol y con n-butanol en columnas de reacción, que comprenden varias partes, que se hacen trabajar a la presión normal con platos de rebote del vapor. De manera usual, la esterificación industrial continua de los ácidos grasos se lleva a cabo, sin embargo, en varias etapas en columnas de platos a presiones situadas en el intervalo comprendido entre 5 y 30 bares, véase la publicación DE 2503195 C.

En la publicación EP 0 334 154 B1 (Henkel) se describe un procedimiento para llevar a cabo la esterificación en continuo, catalizada de forma homogénea, de ácidos grasos con alcanoles, a contracorriente en fase líquida, en una columna de reacción, siendo aportados los catalizadores y los ácidos grasos sobre el plato situado en el punto más alto y los alcanoles son aportados sobre el plato situado en el punto más bajo y se hacen reaccionar a una presión de cabeza en la columna de reacción situada en el intervalo comprendido entre 200 y 900 hPa. Por medio de este procedimiento se evitarían reacciones paralelas no deseadas tal como, por ejemplo, la deshidratación de los monoalcanoles ramificados. En este procedimiento, que está catalizado de forma homogénea, tiene que eliminarse, además, el catalizador homogéneo al final de la reacción. De este modo, no solamente se producen elevadas pérdidas de cantidades del catalizador sino que, también, se producen elevadas pérdidas de producto. Se conoce por la publicación WO 90/11114 (Henkel) un procedimiento discontinuo para llevar a cabo la conducción de una reacción catalizada de forma heterogénea.

En general, en el caso de los procedimientos discontinuos, catalizados de forma heterogénea, se lleva a cabo un desmenuzado del catalizador sólido, cuando se lleve a cabo una adición directa en el reactor, por medio de órganos de agitación y dicho catalizador tiene que ser separado por filtración después de la reacción. En la publicación WO 90/11114 se describe ahora un procedimiento, según el cual se mezclan previamente en un reactor los eductos y, a continuación, se transfieren por medio de una bomba hasta un recipiente con el catalizador, externo. La mezcla de la reacción fluye a continuación a través de un evaporador de capa delgada o de película descendente. Por medio del control permanente, por ejemplo del índice de acidez, se determina el avance de la reacción. En este procedimiento debe considerarse como un inconveniente el hecho de que se trata de un procedimiento discontinuo. Como inconvenientes de las formas de proceder en discontinuo deben citarse los tiempos muertos que se producen con ocasión de las cargas, las descargas, los calentamientos y los enfriamientos, los elevados costes energéticos y el elevado coste de personal, de acuerdo con la publicación del autor E. Fitzer, Technische Chemie, 4 edición, (1995).

Se conoce por la publicación EP 0474996 A1 (CW Hüls) un procedimiento para llevar a cabo la obtención de ésteres a partir de alcoholes y de ácidos por medio de reacciones en equilibrio en fase líquida sobre intercambiadores de iones. La reacción se lleva a cabo en un reactor previo y en una columna de rectificación con reactores adicionales, externos. Como consecuencia de la elevada solicitación térmica de intercambiador de iones en una columna de destilación con reacción y como consecuencia de la difícil separación por destilación en presencia de intercambiadores de iones, la esterificación y la rectificación tienen que llevarse a cabo en espacios independientes. Sin embargo, estos inconvenientes son vencidos de manera fiable por medio del procedimiento de conformidad con la invención.

El objeto de la publicación SU 671223 consiste en un procedimiento para llevar a cabo la esterificación de ácidos carboxílicos, estando ilimitado el componente alcohólico al metanol. El procedimiento está caracterizado por dos etapas de esterificación, haciéndose reaccionar en primer lugar a los ácidos carboxílicos y a una primera cantidad del metanol hasta un grado de esterificación desconocido. Entre las dos etapas de esterificación se somete al producto intermedio a una rectificación, con lo que se separan agua y metanol. El producto intermedio se combina a continuación con metanol fresco y se prosigue la esterificación en un segundo reactor. Se conoce por la publicación EP 0141975 A2 (CW Hüls) un procedimiento para llevar a cabo la obtención de ésteres del ácido acético, según el cual se distingue también entre la esterificación previa y la esterificación principal.

La tarea consistía en desarrollar un procedimiento económico para llevar a cabo la esterificación de ácidos (grasos) con alcanoles, debiendo ser el procedimiento un procedimiento continuo, con catálisis heterogénea, exento de los inconvenientes que ya han sido citados. Por otra parte, deberían mejorarse el color y el olor de los productos, como consecuencia de una menor solicitación térmica durante la obtención.

De manera especial, era importante desarrollar un procedimiento mejorado para llevar a cabo la esterificación de alcoholes y de ácidos, en presencia de intercambiadores de iones que solo pueden ser sometidos a solicitaciones térmicas reducidas, según el cual no es necesario llevar a cabo una separación, desde el punto de vista de la instalación, entre el intercambiador de iones y la columna de rectificación. En el caso del procedimiento, de conformidad con la invención, el catalizador se encuentra tanto en el reactor previo así como, también, en la columna de rectificación. No se requiere una separación en el espacio. Estas tareas se resolvieron por medio del procedimiento de conformidad con la invención.

Descripción de la invención.

El objeto de la invención es un procedimiento para llevar a cabo la esterificación en continuo de ácidos (grasos) con 1 hasta 22 átomos de carbono con monoalcanoles con 1 hasta 10 átomos de carbono, con dialcanoles y, respectivamente, con trialcanoles con 2 hasta 5 átomos de carbono o con mezclas de los mismos, en fase líquida en un procedimiento a contracorriente, en presencia de catalizadores heterogéneos en el reactor previo (1) y en la columna de reacción (3), caracterizado porque

(i) se eligen un reactor previo de lecho fijo (1) y una unidad de separación entre el grupo que está constituido por los recipientes con expansión instantánea y los separadores de fases (2) que están conectados aguas arriba de la columna de reacción (3) para llevar a cabo la disminución de la viscosidad de la mezcla de la reacción y

(ii) se elimina del sistema el agua que se forma durante la reacción por medio de una unidad de separación (2) para llevar a cabo el desplazamiento del equilibrio de la reacción por delante de la columna de reacción (3).

En el procedimiento, de conformidad con la invención, se hace pasar la mezcla de la reacción, que está constituida por los ácidos (grasos) y por los alcanoles, a través de un reactor de lecho fijo (reactor previo). En este caso, tiene lugar una conversión parcial para dar los ésteres correspondientes. Esta mezcal de la reacción, ya parcialmente convertida, esencialmente de baja viscosidad, se conduce hasta la columna de reacción, que está cargada con el catalizador, una vez llevada a cabo la separación del agua, que se ha generado en la reacción, por medio de una unidad de separación. De este modo, por medio del empleo de un reactor previo puede disminuirse claramente la viscosidad de la corriente del educto, con lo cual se consigue un flujo homogéneo a través del lecho fijo en la columna. La separación prematura del agua que se forma durante la reacción, como paso previo a la ulterior reacción de esterificación en la columna de reacción, desplaza al equilibrio de la reacción en favor de los ésteres que se han formado. Se producen mejores propiedades del producto, así como un aumento de los rendimientos.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la esterificación continua de ácidos (grasos) con 1 hasta 22 átomos de carbono con monoalcanoles con 1 hasta 10 átomos de carbono, con dialcanoles y, respectivamente, con trialcanoles con 2 hasta 5 átomos de carbono, o con mezclas de los mismos, en fase líquida en el procedimiento a contracorriente, en presencia de catalizadores heterogéneos en el reactor previo (1) y en una columna de reacción (3), caracterizado porque

(i) se elige un reactor previo de lecho fijo (I) y una unidad de separación entre el grupo que está constituido por los recipientes de expansión instantánea y los separadores de fases (2), que está conectada aguas arriba de la columna de reacción (3), para llevar a cabo la disminución de la viscosidad de la mezcla de reacción y

(ii) se separa del sistema el agua que se forma durante la reacción por medio de la unidad de separación (2), con objeto de desplazar el equilibrio de la reacción por delante de la columna de reacción (3).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se alimenta nitrógeno en el plato situado en el punto más bajo de la columna de reacción (3) con objeto de aumentar la carga de vapor en la parte inferior de la columna de reacción.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado porque se alimenta nitrógeno, como agente de arrastre, en el plato situado en el punto más bajo de la columna de reacción (3) para llevar a cabo la separación adicional del agua que se forma durante la reacción.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se alimenta nitrógeno en el plato situado en el punto más abajo de la columna de reacción (3), para llevar a cabo una desodorización.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la esterificación se lleva acabo a temperaturas situadas en el intervalo comprendido entre 50 y 200ºC.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se esterifican ácidos (grasos) con monoalcanoles con 1 hasta 10 átomos de carbono.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se esterifican ácidos (grasos) con dialcanoles y, respectivamente, con trialcanoles con 2 hasta 5 átomos de carbono.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como ácidos (grasos) son empleados, de manera preferente, los ácidos grasos con 6 hasta 22 átomos de carbono.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque son esterificados ácidos carboxílicos con 1 hasta 5 átomos de carbono con dialcanoles y, respectivamente, con trialcanoles con 2 hasta 3 átomos de carbono.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque son empleados catalizadores para la esterificación elegidos entre el grupo que está formado por los intercambiadores de aniones o los intercambiadores de cationes básicos o ácidos de base orgánica o inorgánica o por las arcillas ajustadas de forma ácida, las zeolitas o las tierras de blanqueo elaboradas de manera especial, así como los catalizadores a base de metales de transición.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque son empleados intercambiadores de cationes ácidos a modo de catalizadores.