PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR CARBONATOS ORGÁNICOS.

La presente invención se refiere al procedimiento para producir varios carbonatos orgánicos realizando reacciones químicas, que están limitadas por el equilibrio, y separar varios compuestos químicos implicados. Conseguir más alta conversión que en la condición de equilibrio es muy deseable para una mejor recompensa económica. Esta invención describe un método para desplazar la posición de equilibrio de una reacción química para conseguir una conversión más alta. Información relacionada Los carbonatos de diarilo, por ejemplo carbonato de difenilo (DPC), son una materia prima importante para la producción de policarbonatos. El actual estado de la técnica produce DPC a partir de carbonato de dimetilo (DMC) y fenol en dos etapas empleando reactores múltiples y un catalizador homogéneo, tal como alcóxido de titanio. Las siguientes tres reacciones están implicadas en la producción de DPC. El equilibrio para cada una de las anteriores reacciones está desplazado hacia el extremo izquierdo, mientras que es un objetivo de la presente invención que los equilibrios se desplacen hacia la derecha. J.L.R. Williams et al. (J. Org. Chem., 24 (1) pp. 64-68, 1959) descubrieron que la desproporción de carbonatos asimétricos tales como carbonato de metilo y fenilo (MPC) y de carbonatos simétricos tales como carbonato de dibencilo se puede realizar en presencia de un catalizador homogéneo apropiado, particularmente alcóxido metálico. Sin embargo, a la reacción le acompañan varias subreacciones no deseadas tales como la descomposición de compuestos de carbonato en dióxido de carbono, polimerización, formación de olefinas y éteres. Los autores concluyen que el transcurso de las reacciones depende de la estructura de los carbonatos y del catalizador y los catalizadores más alcalinos promueven más subreacciones para la desproporción de carbonatos de alquilo y fenilo que los catalizadores ligeramente ácidos tales como butóxido de titanio. El alquil-fenil-éter es el principal subproducto no deseado. El documento US 4.045.468 (1977) describe un procedimiento para preparar carbonatos de diarilo a partir de carbonatos de fenilo y alquilo vía la reacción (3) en presencia de catalizadores homogéneos ácidos de Lewis de la fórmula AlX3, TiX3, UX4, TiX4, VOX3, VX5, y SnX4, en las que X es un grupo halógeno, acetoxi, alcoxi o ariloxi. Se produjo DPC realizando la desproporción de carbonato de etilo y fenilo (EPC) o MPC a 180ºC con 95% de selectividad en presencia de catalizadores de titanio homogéneos. El documento US 4.554.110 (1985) describe un procedimiento mejorado para la preparación de carbonatos aromáticos a partir de un carbonato de dialquilo y fenol en presencia de catalizador que comprende compuestos de estaño polimérico. Los carbonatos de diarilo se preparan realizando la desproporción de carbonato de alquilo y arilo. El documento US 5.210.268 (1993) describe un procedimiento para producir carbonatos de diarilo realizando varias reacciones de transesterificación en dos zonas de reacción. Se preparar una mezcla de carbonato aromático por una reacción de transesterificación entre un carbonato de dialquilo, un carbonato de alquilo y arilo y una de sus mezclas, y un compuesto hidroxilado aromático en la primera etapa. Se produce un carbonato de diarilo realizando 2 E06802661 21-10-2011   principalmente la desproporción de carbonato de alquilo y arilo en la segunda etapa. La patente describe el método para vencer el equilibrio desfavorable. La transesterificación se realiza en el método de destilación reactiva alimentando los reactantes a columnas de destilación multietapa continua en presencia de un catalizador homogéneo o un catalizador sólido, retirando continuamente la mezcla de carbonato aromático producido en forma de producto de alto punto de ebullición de una porción inferior de la columna de destilación y retirando continuamente coproductos ligeros tales como alcohol alifático o carbonato de dialquilo en forma de corriente de vapor de la porción superior de las columnas de destilación. La desproporción de carbonato de alquilo y arilo en carbonato de diarilo y carbonato de dialquilo se realiza también de modo similar. Se produce continuamente carbonato de diarilo realizando transesterificación y desproporción secuencialmente, utilizando múltiples columnas de destilación multietapa. Las patentes de EE.UU. 5.872.275 (1999) y 6.262.210 (2001) describen el procedimiento que produce carbonato de diarilo a partir de carbonato de dialquilo y un compuesto hidroxilado aromático en presencia de catalizador homogéneo líquido y métodos para retirar subproductos pesados de alto punto de ebullición y regenerar catalizador por reciclado. La patente US 6.093.842 (2000) describe el procedimiento que produce carbonato de diarilo a partir de carbonato de dialquilo, un compuesto hidroxilado aromático y una disolución mixta que contiene carbonato de alquilo y arilo introduciendo tres corrientes de reactante en una columna de destilación extractiva/reactiva en presencia de un catalizador. Los ejemplos de catalizador son compuestos de plomo, compuestos de cobre, compuestos de metal alcalino, compuestos de níquel, compuestos de circonio, compuestos de titanio, compuestos de vanadio, etc.. Los subproductos son CO2, anisol, benzoatos y materiales pesados. El documento US 5.426.207 (1995) describe el procedimiento que produce un carbonato de diarilo tal como DPC realizando la transesterificación de DMC con un compuesto hidroxilado aromático y la desproporción de carbonato de alquilo y arilo en presencia de un catalizador homogéneo en tres zonas de reacción sucesivas. Las condiciones se seleccionan para maximizar la formación de carbonato de alquilo y arilo en la primera y segunda zona de reacción, mientras que la desproporción es favorecida en la tercera zona de reacción. El documento US 6.767.517 (2004) describe un procedimiento para la producción continua de carbonatos de diarilo. El procedimiento usa tres reactores de columna de destilación reactiva y dos columnas de rectificación para la separación de producto de reacción intermedia y producto final. Para aliviar los inconvenientes asociados al uso de catalizadores homogéneos para la producción de carbonatos de diarilo, las patentes de EE.UU. 5.354.923 (1994) y 5.565.605 (1996), y el documento WO 03/066569 (2003) describen catalizadores homogéneos. El documento WO 03/066569 describe un procedimiento que produce continuamente un carbonato aromático tal como DPC en presencia de un catalizador heterogéneo preparado soportando óxido de titanio sobre sílice (3 mm de diámetro) en dos etapas. El documento JP 79.125.617 (1979) y la solicitud JP NO HEI 07[1995]-6682 describen catalizadores heterogéneos para la preparación de carbonato de difenilo por transesterificación de DMC con fenol a MPC y desproporción de MPC a DPC en presencia de MoO3 o V 2O5 soportado sobre un soporte inorgánico tal como sílice, circonia o titania. La transesterificación y desproporción se llevan a cabo en un reactor-torre de destilación que consiste en un reactor y torre de destilación con retirada de los subproductos por destilación. La publicación por Z. H. Fu et al. (J. Mol. Catal. A:Chemical 118, (1997) pp. 293-299) informa de la síntesis de carbonato de difenilo a partir de DMC y fenol en presencia de varios catalizadores heterogéneos de óxido metálico. Se publica la mejor selectividad para el catalizador de MoO3 (20% en peso de carga óptima) soportado sobre sílice. Debido a muchos inconvenientes de los actuales procedimientos de DPC, es muy deseable un procedimiento mejorado para ahorrar materiales, más barato coste de producción, consumir menos energía, y menor coste de funcionamiento de la planta. Aunque la técnica anterior no se refiere a la duración del catalizador, todos los catalizadores heterogéneos finalmente se desactivan y se vuelven inservibles. Los catalizadores heterogéneos son solo prácticos para uso comercial, si su ciclo y tiempos de servicio son suficientemente largos o los catalizadores se pueden rejuvenecer in situ sin serios costes financieros. De este modo, las cuestiones de la desactivación del catalizador y método de regeneración siguen siendo impedimentos sustanciales para la aplicación comercial de la técnica anterior. Sumario de la invención Esta invención se refiere a un procedimiento para producir varios carbonatos orgánicos realizando reacciones de transesterificación y desproporción en presencia de catalizadores sólidos en un reactor de dos fases. El presente procedimiento es beneficioso para realizar reacciones químicas limitadas por el equilibrio que implican carbonatos orgánicos, en el que tanto la fase gaseosa como la fase líquida deben coexistir para desplazar la posición de equilibrio hacia la derecha de la reacción de equilibrio, dando por ello como resultado... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la producción de carbonato de diarilo que utiliza una pluralidad de zonas de reacción que comprende una zona de reacción primaria y secundaria, procedimiento que comprende: (a) suministrar a dicha zona de reacción primaria un carbonato de dialquilo y un compuesto hidroxilado aromático; (b) mantener la zona de reacción primaria en dos fases y condiciones de reacción que conducen a la formación de carbonato de alquilo y arilo; (c) transesterificar el carbonato de dialquilo con el compuesto hidroxilado aromático en presencia de un catalizador sólido seleccionado del grupo que consiste en de dos a cuatro elementos del grupo IV, V y VI de la Tabla Periódica soportado en material poroso que tiene grupos hidroxilo superficiales; (d) recuperar una corriente de producto en dos fases de la zona de reacción primaria; (e) separar la corriente de producto de dos fases de (d) para recuperar alcohol alquílico vapor y carbonato de alquilo y arilo líquido; (f) mantener la zona de reacción secundaria en dos fases y condiciones de reacción que conducen a la desproporción de carbonato de alquilo y arilo a carbonato de diarilo; (g) desproporcionar el carbonato de alquilo y arilo en presencia de un catalizador sólido seleccionado del grupo que consiste en de dos a cuatro elementos del grupo IV, V y VI de la Tabla Periódica sobre material poroso que tiene grupos hidroxilo superficiales; (h) recuperar una corriente de producto de dos fases de la zona de reacción secundaria; y (i) separar la corriente de producto de dos fases de (h) para recuperar un componente vapor que comprende carbonato de arilo y alquilo y producto líquido que comprende carbonato de diarilo. 2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el carbonato de diarilo es DEC, el compuesto hidroxilado aromático es fenol, el carbonato de alquilo y arilo es EPC y el carbonato de diarilo es DPC. 3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que el carbonato de alquilo es DEC, el carbonato de alquilo y arilo es EPC y el compuesto hidroxilado aromático es fenol. 4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que en (g) la relación en moles de fenol a DPC está en el intervalo de 0,05 a 10. 5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el catalizador sólido de (c) es óxidos, hidróxidos, oxihidróxidos, alcóxidos o sus mezclas de elementos de los Grupos IV, V y VI. 6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que el soporte comprende sílice tratada. 7. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que el catalizador sólido de (g) es óxidos, hidróxidos, oxihidróxidos, alcóxidos o sus mezclas de elementos de los Grupos IV, V y VI. 8. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que el catalizador sólido de (c) se selecciona del grupo que consiste en un alcóxido metálico y alcóxidos metálicos mixtos del Grupo IV y V. 9. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que el catalizador sólido de (c) es TiO2/Nb2O3 soportado sobre sílice tratada, teniendo dicha sílice tratada menos de 0,05% en peso de Na. 10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el catalizador sólido de (g) es óxidos, hidróxidos, oxihidróxidos, alcóxidos o sus mezclas de elementos de los Grupos IV, V y VI. 11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que el soporte comprende sílice tratada. 12. El procedimiento según la reivindicación 11, en el que el catalizador sólido de (g) es óxidos, hidróxidos, oxihidróxidos, alcóxidos o sus mezclas de elementos de los Grupos IV, V y VI. 13. El procedimiento según la reivindicación 12, en el que el catalizador sólido de (g) se selecciona del grupo que consiste en un alcóxido metálico y alcóxidos metálicos mixtos del Grupo IV y V. 14. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que el catalizador sólido de (g) es TiO2/Nb2O3 soportado sobre sílice tratada, teniendo dicha sílice tratada menos de 0,05% en peso de Na. 15. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que (g) se lleva a cabo en presencia de un compuesto hidroxilado aromático con una relación en moles de compuesto hidroxilado aromático a DPC en el intervalo de 17 E06802661 21-10-2011   0,05:1 a 10:1. 16. El procedimiento según la reivindicación 15, en el que (g) se lleva a cabo en presencia de una cantidad muy pequeña de agua en una cantidad de hasta 0,3% en peso. 17. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que (c) se lleva a cabo en presencia de un compuesto hidroxilado aromático con una relación en moles de compuesto hidroxilado aromático a DEC por encima de 0,2. 18 E06802661 21-10-2011   19 E06802661 21-10-2011