Procedimiento para la producción de productos de adición de óxido de alquileno,

caracterizado porque

(a) en un primer reactor estructurado se pone en contacto etileno y/o propileno con un agente oxidante y

(b) el óxido de etileno y/u óxido de propileno obtenido a este respecto se alimenta dado el caso tras su purificación a un segundo reactor estructurado, en el que se hace reaccionar con un compuesto con grupo molecular nucleófilo.

Procedimiento para la producción de productos de adición de óxido de alquileno.

Campo de la invención La invención se encuentra en el campo de la producción de tensioactivos no iónicos y se refiere a un nuevo procedimiento de dos etapas para la producción integrada de productos de adición de óxido de alquileno en reactores estructurados.

Estado de la técnica

Los óxidos de alquileno, tales como óxido de etileno y de propileno, pertenecen a los productos químicos industriales a base de petróleo más importantes. El óxido de etileno (OE) es en particular un producto de partida para la producción de etilenglicol, que se añade como agente anticongelante, por ejemplo, a la gasolina de aviación. Dado que el óxido de etileno y de propileno reacciona completamente además también con todos los tipos de sustancias, que disponen de átomos de hidrógeno de azida o que presentan centros nucleófilos de cualquier forma, es adecuado también en particular para la adición a alcoholes o aminas con la formación de cadenas de polialquilenglicol, que confieren a estas sustancias un carácter hidrófilo. La salida esencial para este tipo de compuestos son tensioactivos no iónicos, que se aplican en particular en detergentes y productos cosméticos.

El óxido de etileno y (en menor grado) el de propileno se producen mediante la oxidación directa de los alquenos correspondientes con catalizadores de plata:

La reacción es, por ejemplo, para el óxido de etileno exotérmica con 120 kJ/mol y compite con la combustión completa del etileno para dar dióxido de carbono, que con más de 1300 kJ/mol transcurre de manera esencialmente más exotérmica. La producción industrial del óxido de etileno tiene lugar, por ejemplo, por regla general en reactores de haz de tubos, que pueden contener hasta 1000 tubos individuales y se enfrían desde fuera con un termóforo líquido, tal como por ejemplo Tetralin, para poder mantener también durante la oxidación completa autopotenciada la temperatura de oxidación de desde 230 hasta 270ºC. El catalizador, por ejemplo, plata al 15% en peso sobre Al2O3, se encuentra a granel en los tubos. Por regla general se prefiere la oxidación con oxígeno. Sin embargo, la conversión de etileno se limita a aproximadamente del 10 al 15%, dado que sólo así pueden alcanzarse selectividades de como máximo del 75 al 80%. Aproximadamente un cuarto del caro material de utilización se quema por tanto de esta manera para dar dióxido de carbono. A esto hay que añadir que en el producto final se encuentra normalmente hasta el 2, 5% en volumen de agua y hasta el 10% en volumen de dióxido de carbono, que deben separarse antes de su uso posterior con un elevado despliegue técnico.

Antes de la reacción de óxido de etileno o de propileno, por ejemplo, con alcoholes, que conduce a la formación de la clase de tensioactivos no iónicos importante industrialmente de los poliglicol éteres de alcohol, deben someterse los gases a una purificación que requiere un gran despliegue. Para esto se requiere en particular un secado eficaz, dado que las trazas de agua conducen a la formación de polietilenglicoles, que son extremadamente indeseados como subproductos. A continuación el dióxido de carbono se fija como carbonato de potasio. El óxido de etileno bruto se somete habitualmente a una destilación de tres etapas, antes de que presente el grado de purificación necesario, tal como se requiere hasta la fecha para la reacción de alcoxilación posterior.

La alcoxilación se realiza habitualmente de manera discontinua, por ejemplo, en autoclaves con agitación o reactores con circulación en bucles a temperaturas entre 80 y 200ºC; alternativamente puede tener lugar también una dispersión de la mezcla de reacción líquida en una fase gaseosa que contiene óxido de alquileno. A modo de ejemplo se remite a este respecto al artículo de revisión en Chem. Res. 25, 9482-9489 (2005) . Normalmente el compuesto con el centro nucleófilo (por ejemplo, un alcohol, un ácido carboxílico, un éster o una amina) se dispone previamente junto con el catalizador y entonces se introduce a presión la cantidad deseada de óxido de alquileno, ajustándose por regla general en función de la temperatura una presión de hasta 12 bar. Como catalizadores son adecuados compuestos básicos, tales como, por ejemplo, alcoholatos alcalinos o ácidos de Lewis, presentando estos últimos la desventaja de que tienden a la formación de cantidades considerables de poliglicol éteres no deseados.

Por el documento EP1586372A1 (Goldschmidt) se conoce un procedimiento para la producción de productos de adición de óxido de alquileno, en el que se añaden por dosificación el nucleófilo y el óxido de alquileno en fase gaseosa a un microrreactor. Sin embargo, el objetivo de este documento consiste en mejorar la velocidad de reacción con respecto a procedimientos convencionales y reducir la cantidad de subproductos no deseados en los poliglicol éteres resultantes. Esto se consigue al presentar los canales en el microrreactor una trayectoria en forma de meandros, en la que la dirección de flujo se invierte constantemente.

Si se observa todo el procedimiento, entonces la producción de productos de adición de óxido de alquileno está asociada a toda una serie de desventajas técnicas y económicas:

oen el marco de la producción de óxido de etileno se quema una gran parte de la valiosa sustancia de utilización para dar dióxido de carbono sin valor y agua;

oel procesamiento del óxido de etileno bruto requiere un gran despliegue desde el punto de vista técnico, aunque es necesario, dado que los reactores de alcoxilación convencionales no permiten una pureza menor y la presencia de impurezas;

oel almacenamiento y en particular el transporte desde la producción del óxido de alquileno hasta el lugar donde tiene lugar la alcoxilación, son problemáticos por el peligro de explosión y están asociados igualmente con un elevado despliegue de protección técnico;

olos procedimientos de alcoxilación hasta la fecha permiten sólo una producción discontinua de los productos de adición de óxido de alquileno.

El objetivo de la presente invención ha consistido por consiguiente en solucionar simultáneamente los problemas mencionados del estado de la técnica mediante un procedimiento de producción continuo.

Descripción de la invención El objeto de la invención es un procedimiento para la producción de productos de adición de óxido de alquileno, que está caracterizado porque

(a) en un primer reactor estructurado (también denominado "reactor-") se pone en contacto etileno y/o propileno con un agente oxidante y

(b) el óxido de etileno y/u óxido de propileno obtenido (s) a este respecto se alimenta dado el caso tras su purificación a un segundo reactor estructurado, en el que se hace reaccionar con un compuesto con grupo molecular nucleófilo.

El nuevo procedimiento propuesto ofrece la gran ventaja económica de generar el óxido de alquileno en el mismo lugar en el que tiene lugar también la alcoxilación, de modo que ya no es necesario un transporte o almacenamiento que requiere un gran despliegue y peligroso. La conversión de los óxidos de alquileno en el reactor estructurado hace que la purificación destilativa inevitable hasta la fecha de los óxidos de alquileno sea innecesaria. Por lo demás en la separación de los óxidos de alquileno a partir del flujo de gas rico en alqueno y dióxido de carbono tampoco es necesario alcanzar una pureza completa del óxido de etileno o de propileno, dado que las impurezas que quedan en concentraciones reducidas no alteran el proceso de alcoxilación y tampoco incluyen negativamente en la calidad del producto. La eliminación de las impurezas de bajo punto de ebullición de la generación de OE/OP tiene lugar más bien a continuación del proceso de alcoxilación en el transcurso de la desodorización de todos modos habitual. Esto tiene la ventaja adicional de que las diferencias de punto de ebullición entre el producto de valor y las impurezas (dióxido de carbono, etileno, formaldehído, acetaldehído) son considerablemente mayores y por tanto la separación resulta más fácil.

Reactores estructurados y microsistemas de reacción

Un elemento central de la presente invención consiste en el conocimiento de que los reactores estructurados permiten realizar tanto la oxidación de etileno y de propileno como la alcoxilación posterior independientemente de los límites de explosión, dado que la reacción puede guiarse de manera... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de productos de adición de óxido de alquileno, caracterizado porque

(a) en un primer reactor estructurado se pone en contacto etileno y/o propileno con un agente oxidante y

(b) el óxido de etileno y/u óxido de propileno obtenido a este respecto se alimenta dado el caso tras su purificación a un segundo reactor estructurado, en el que se hace reaccionar con un compuesto con grupo molecular nucleófilo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los reactores estructurados representan microsistemas de reacción, en los que al menos una de las tres dimensiones espaciales del espacio de reacción presenta una dimensión en el intervalo de desde 1 hasta 2000

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y/o 2, caracterizado porque los canales en el primer microsistema de reacción están recubiertos con plata así como dado el caso cocatalizadores adicionales.

4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como agente oxidante se utiliza oxígeno y/o peroxocompuestos.

5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la oxidación se realiza a temperaturas en el intervalo de desde 90 hasta 300ºC.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la reacción se realiza en el intervalo de desde 0, 1 hasta 30 bar.

7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la reacción se realiza dentro de los límites de explosión de las mezclas de etileno y/o de propileno por un lado y agente oxidante por otro lado.

8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque a las mezclas de etileno y/o de propileno y agente oxidante se les añade un gas inerte adicional.

9. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el óxido de etileno y/o de propileno tras abandonar el primer microsistema de reacción se elimina del flujo de gas mediante condensación y entonces se alimenta en forma líquida al segundo microsistema de reacción.

10. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque como compuesto con centro nucleófilo se utilizan alcoholes de fórmula (I) ,

R1OH (I)

en la que R1 representa un resto hidrocarburo lineal o ramificado con de 1 a 22 átomos de carbono y 0 o de 1 a 3 dobles enlaces.

11. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque como compuesto con centro nucleófilo se utilizan ácidos carboxílicos de fórmula (II) , R2CO-OH (II)

en la que R2CO representa un resto acilo lineal o ramificado con de 1 a 22 átomos de carbono y 0 o de 1 a 3 dobles enlaces.

12. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque como compuesto con centro nucleófilo se utilizan aminas de fórmula (III) , R3-NH-R4 (III)

en la que R3 y R4 representan independientemente entre sí hidrógeno, grupos alquilo con de 1 a 18 átomos de carbono o grupos hidroxialquilo con de 1 a 4 átomos de carbono.

13. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la alcoxilación se realiza en presencia de catalizadores homogéneos o heterogéneos.

14. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la alcoxilación se realiza a temperaturas en el intervalo de desde 50 hasta 200ºC.

15. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la alcoxilación se realiza a presiones en el intervalo de desde 0, 1 hasta 12 bar.