MÉTODO PARA PRODUCIR 3-PENTENONITRILO.

Método para la elaboración de 3-pentenonitrilo, caracterizado por los siguientes pasos de proceso:

(a) Reacción de 1,3-butadieno con cianuro de hidrógeno en al menos un catalizador para obtener una corriente 1, que contiene 3-pentenonitrilo, 2-metil-3-butenonitrilo, el catalizador, al menos uno, de níquel(0) disuelto de manera homogénea que se estabiliza con ligandos de fósforo y los ligandos de fósforo se seleccionan del grupo compuesto de fosfinas, fosfitos, fosfinitos y fosfonitos y 1,3butadieno, (b) Destilación de la corriente 1 en una columna para obtener una corriente 2 rica en 1,3-butadieno como producto de cabeza y una corriente 3 pobre en 1,3-butadieno como producto de fondo, que 10 contiene 3-pentenonitrilo, el catalizador, al menos uno, y 2-metil-3-butenonitrilo, (c) Destilación de la corriente 3 en una columna para obtener una corriente 4 como producto de cabeza, que contiene 1,3-butadieno, una corriente 5 en una extracción lateral de la columna, que contiene 3-pentenonitrilo y 2-metil-3-butenonitrilo, y una corriente 6 como producto de fondo, que contiene el catalizador, al menos uno, (d) Destilación de la corriente 5 para obtener una corriente 7 como producto de cabeza, que contiene 2-metil-3-butenonitrilo, y una corriente 8 como producto de fondo, que contiene 3-pentenntrilo, con la condición de que en los pasos de proceso (b) y (c) las temperaturas de fondo de columna no sobrepasen 140°C y la suma de los tiempos promedios de permanencia en los dispositivos de destilación en los pasos de proceso (b) y (c) juntos no sean mayores de 10 horas

La presente invención se refiere a un método para la producción de 3-pentenonitrilo. Adipodinitrilo es un producto de partida importante en la producción de nylon que se obtiene mediante hidrocianación doble de 1,3-butadieno. En este caso, en una primera hidrocianación se hidrociana 1,3-butadieno hasta 3-pentenonitrilo; como producto secundario se obtienen principalmente 2-metil-3-butenonitrilo, 4-pentenonitrilo, 2-pentenonitrilos, 2-metil-2-butenonitrilos, nitrilos de C9 y metilglutaronitrilo. En una segunda, subsiguiente hidrocianación 3-pentenonitrilo reacciona con cianuro de hidrógeno hasta adipodinitrilo. Ambas hidrocianaciones se catalizan por complejos de níquel(0)-fósforo. Para la segunda hidrocianación es esencial que el 3-pentenonitrilo empleado esté libre de 2-metil-3butenonitrilo, puesto que de otra manera 2-metil-3-butenonitrilo hidrocianaría hacia el producto secundario indeseado metilglutaronitrilo. Una sinopsis general sobre la hidrocianación de olefinas catalizada con níquel se describe en Tolman et al., Adv. Cat. 33, 1-46 (1985). La hidrocianación de 1,3-butadieno usando un catalizador de níquel de la fórmula Ni[P(OR)3]4 se describe en US 3,496,215. Lo desventajoso en este método es que no se indica una técnica adecuada para la recuperación completa del 1,3-butadieno o del catalizador. US 5,693,843, US 5,696,280, US 5,821,378 y US 5,981,772 describen hidrocianaciones de 1,3butadieno con ligandos fosforados polidentados, aunque en las formas individuales de realización no se representan procedimientos adecuados para la recuperación de los componentes de catalizador. La realización de la hidrocianación en uno o más reactores y su conexión se describen en US 4,810,815; la posibilidad de la operación continua de calderas con mezcladores o cascadas de calderas con mezcladores se mencionan, aunque en los ejemplos sólo se describe en detalle un procedimiento semi-continuo (semi-tandas), a partir de lo cual para el técnico en la materia no puede derivarse de manera directa en qué condiciones tiene que efectuarse el procedimiento en calderas continuas provistas de mezcladores. D1 = DE-A-196 52 273 se refiere a un método para la producción de mezclas de mononitrilos de Cs con enlace C=C no conjugado y CN mediante hidrocianación catalítica de una mezcla de hidrocarburos que contiene butadieno, en el cual se disminuye la fracción de aquellos componentes que perjudican la hidrocianación catalítica y a continuación hidrocianiza catalíticamente la mezcla obtenida de esta manera. Un método para retirar compuestos orgánicos fosforados y sus complejos metálicos de nitrilos orgánicos en la hidrocianación de olefinas se describe en US 3,773,809. La remoción se efectúa en tal caso poniendo en contacto el producto con una cicloparafina o hidrocarburo del tipo parafina. En tal caso se forma un sistema líquido multi-fásico. Este método de remoción y de recuperación de componentes de catalizador mediante extracción no es aplicable debido a la concentración demasiado baja de dinitrilos en el producto de reacción al hidrocianizar 1,3-butadieno. De esta manera es objeto de la presente invención proporcionar un método integrado para elaborar 3pentenonitrilo mediante hidrocianación de 1,3-butadieno en el cual 3-pentenonitrilo se obtiene esencialmente libre de 2-metil-3-butenonitrilo, se recicla preferiblemente el 1,3-butadieno empleado para elevar el rendimiento del método y el catalizador preferentemente se separa de los pentenonitrilos y se recicla con el propósito de su aplicación económica.

Se conoce que 2-metil-3-butenonitrilo reacciona en condiciones de hidrocianación, en particular en presencia de complejos de níquel(0) en metilglutardinitrilo. De aquí que otra tarea de la presente invención es un método para elaborar 3-pentenonitrilo mediante hidrocianación de 1,3-butadienoen el que preferentemente se reintroduce lo menos posible de 2-metil-3-butenonitrilo a la hidrocianación. Por lo tanto, en el método de acuerdo con la invención, la corriente recirculada de catalizador y la parte recirculada del 1,3-butadieno se liberan en la mayor parte posible del 2-metil-3-butenonitrilo. Además, los catalizadores de hidrocianación disueltos homogéneos son lábiles térmicamente de manera conocida. Por lo tanto, otra tares de la presente invención es proporcionar un método para la producción de 3-pentenonitrilo mediante hidrocianación de 1,3-butadieno, en el que el catalizador se exponga preferiblemente a una carga térmica lo más baja posible. De acuerdo con la invención, esta tarea se resuelve mediante un método para elaborar 3pentenonitrilo. El método de acuerdo con la invención se caracteriza por los siguientes pasos de proceso:

(a) reacción de 1,3-butadieno con cianuro de hidrógeno en al menos un catalizador para obtener una corriente 1 de 3-pentenonitrilo, 2-metil-3-butenonitrilo, el (al menos uno) catalizador de níquel(0) homogéneo, disuelto el cual se estabiliza con ligandos de fósforo y los ligandos de fósforo se seleccionan del grupo que consiste en fosfinas, fosfitos, fosfinitos y fosfonitos y 1,3-butadieno,

(b) destilación de la corriente 1 en una columna para obtener una corriente 2 rica en 1,3-butadieno

como producto de cabeza y una corriente 3 pobre en 1,3-butadieno como producto de cola, que 20 contiene 3-pentenonitrilo, el catalizador (al menos uno) y 2-metil-3-butenonitrilo,

(c) Destilación de la corriente 3 en una columna para obtener una corriente 4 como producto de cola, el cual contiene 1,3-butadieno, una corriente 5 en una extracción lateral de la columna que contiene 3pentenonitrilo y 2-metil-3-butenonitrilo, y una corriente 6 como producto de cola que contiene el catalizador (al menos uno), (d) Destilación de la corriente 5 para obtener una corriente 7 como producto de cabeza que contiene 2metil-3-butenonitrilo, y una corriente 8 como producto de cola que contiene 3-pentenonitrilo, con la condición de que en los pasos de proceso (b) y (c) las temperaturas de cola no superan 140°C y la suma de los tiempos de permanencia en los dispositivos de destilación en los pasos de proceso (b) y

(c) juntos no es mayor de 10 horas. El paso de proceso (a) comprende la reacción de 1,3-butadieno y cianuro de hidrógeno en al menos un catalizador. Como catalizador se usan complejos catalizadores de níquel(0). Los complejos Ni(0) que contienen ligandos fosforados y/o ligandos fosforados libres son, preferiblemente, complejos de níquel(0) disueltos de manera homogénea. Los ligandos fosforados de los complejos de níquel(0) y los ligandos fosforados libres se seleccionan, preferiblemente, de fosfinas mono-o bidentadas, fosfitos, fosfinitos y fosfonitos. Estos ligandos fosforados tienen preferiblemente la fórmula I:

P(X1R1)(X2R2)(X3R3) (I) En el contexto de la presente invención por compuesto I se entiende un compuesto individual o una mezcla de varios compuestos de la fórmula nombrada.

40 De acuerdo con la invención X1, X2, X3 son, independientemente unos de otros, oxígeno o un enlace sencillo. Si todos los grupos X1, X2 y X3 representan enlaces sencillos, el compuesto I representa entonces una fosfina de la fórmula P(R1R2R3) con los significados nombrados en esta descripción para R1, R2 y R3.

Si dos de los grupos X1, X2 y X3 representan enlaces sencillo y uno representa oxígeno, entonces el compuesto I representa un fosfinito de la fórmula P(OR1)(R2)(R3) o P(R1)(OR2)(R3) o P(R1)(R2)(OR3) con los significados nombrados abajo adicionalmente para R1, R2 y R3. Si uno de los grupos X1, X2 y X3 representa un enlace sencillo y dos representan oxígeno, entonces el compuesto I representa una fosfonito de la fórmula P(OR1)(OR2)(R3) o P(R1)(OR2)(OR3) o P(OR1)(R2)(OR3) con los significados nombrados en esta descripción para R1, R2 y R3. En una forma preferida de realización todos los grupos X1, X2 y X3 deben representar oxígeno para que el compuesto I represente ventajosamente un fosfito de la fórmula P(OR1)(OR2)(OR3) con los significados que se nombran adicionalmente abajo para R1, R2 y R3. De acuerdo con la invención R1, R2, R3 representan, independientemente unos de otros, residuos orgánicos iguales o diferentes. Como R1, R2 y R3 se toman en consideración, independientemente unos de otros, residuos de alquilo, preferiblemente con 1 a 10 átomos de carbono como metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, n-butilo, i-butilo, s-butilo, t-butilo, grupos arilo, como fenilo, o-tolilo, m-tolilo, ptolilo, 1-naftilo, 2-naftilo, o hidrocarbilo, preferentemente con 1 a 20 átomos de carbono, como 1,1'bifenol, 1,1'-binaftol. Los grupos R1, R2 y R3 pueden estar enlazados directamente unos con otros, es decir no solo a través del átomo central...

1. Método para la elaboración de 3-pentenonitrilo, caracterizado por los siguientes pasos de proceso:

(a) Reacción de 1,3-butadieno con cianuro de hidrógeno en al menos un catalizador para obtener una corriente 1, que contiene 3-pentenonitrilo, 2-metil-3-butenonitrilo, el catalizador, al menos uno, de níquel(0) disuelto de manera homogénea que se estabiliza con ligandos de fósforo y los ligandos de fósforo se seleccionan del grupo compuesto de fosfinas, fosfitos, fosfinitos y fosfonitos y 1,3butadieno,

(b) Destilación de la corriente 1 en una columna para obtener una corriente 2 rica en 1,3-butadieno

como producto de cabeza y una corriente 3 pobre en 1,3-butadieno como producto de fondo, que 10 contiene 3-pentenonitrilo, el catalizador, al menos uno, y 2-metil-3-butenonitrilo,

(c) Destilación de la corriente 3 en una columna para obtener una corriente 4 como producto de cabeza, que contiene 1,3-butadieno, una corriente 5 en una extracción lateral de la columna, que contiene 3-pentenonitrilo y 2-metil-3-butenonitrilo, y una corriente 6 como producto de fondo, que contiene el catalizador, al menos uno, (d) Destilación de la corriente 5 para obtener una corriente 7 como producto de cabeza, que contiene 2-metil-3-butenonitrilo, y una corriente 8 como producto de fondo, que contiene 3-pentenntrilo, con la condición de que en los pasos de proceso (b) y (c) las temperaturas de fondo de columna no sobrepasen 140°C y la suma de los tiempos promedios de permanencia en los dispositivos de destilación en los pasos de proceso (b) y (c) juntos no sean mayores de 10 horas.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente 2 rica en 1,3-butadieno del paso de proceso (b) se reintroduce al menos parcialmente al paso de proceso (a).

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el paso de proceso (c) por el fondo de columna se obtiene la corriente 6 con una concentración de 2-metil-3-butenonitrilo que disminuye en comparación con la corriente 5, en cuyo caso la disminución se refiere a la proporción de las concentraciones de 2-metil-3-butenonitrilo a trans-3-pentenonitrilo.

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la corriente 6 del paso de proceso (c) se reintroduce al menos parcialmente al paso de proceso (a).

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la corriente 4 del paso de proceso (c) se reintroduce al menos parcialmente al paso de proceso (a) y/o (b).

30 6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la corriente 5 se retira en la extracción lateral en el paso de proceso (c) en forma de vapor.

7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la corriente 7 del paso de proceso (d) se reintroduce al menos parcialmente al paso de proceso (a) y/o al paso de proceso (b).

8. Método según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en el paso de proceso (c)

35 entre la posición de la extracción lateral y el fondo de columna están 1 a 50 etapas de separación por destilación.

9. Método según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la fracción de 2-metil-3butenonitrilo en la corriente de catalizador 6 obtenida en el paso de proceso (c) es de 0 a 5 % en peso.