Proceso para purificar óxido nitroso.

Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso,

el cual comprende al menos los pasos:

(I) condensación al menos parcial de una mezcla de gases G-I que contiene óxido nitroso y se obtiene una composición líquida Z-1 que contiene óxido nitroso,

(II) puesta en contacto de la composición Z-1 con una mezcla de gases S-1 y se obtiene una composición Z-2 y una mezcla de gases S-2, en cuyo caso la mezcla de gases S-1 se selecciona del grupo que se compone de nitrógeno, helio, neón, argón, criptón, xenón, hidrógeno, Monóxido de carbono, metano, tetrafluorometano y mezclas de los mismos.

Proceso para purificar óxido nitroso La presente invención se refiere a un proceso para purificar una mezcla de gas que contiene óxido nitroso, el cual comprende la condensación al menos parcial de una mezcla de gas G-I que contiene óxido nitroso por la que se obtiene una composición líquida Z-1 que contiene óxido nitroso, y la puesta en contacto de la composición Z-1 con una mezcla de gas S-1 por la que se obtiene una composición Z-2 y una mezcla de gas S-2, en cuyo caso la mezcla de gas se selecciona del grupo que se compone de nitrógeno, helio, neón, argón, criptón, xenón, hidrógeno, monóxido de carbono, metano, tetrafluorometano y mezclas de los mismos.

Del estado de la técnica se conocen diferentes métodos de producción y métodos de purificación para el óxido nitroso. También se conoce que el óxido nitroso puede emplearse, por ejemplo, como agente de oxidación para olefinas.

De esta manera, la WO 98/25698 divulga un método para la preparación de óxido nitroso mediante oxidación catalítica parcial de NH3 con oxígeno. En tal caso, de acuerdo con la WO 98/25698 se emplea un catalizador de óxido de manganeso, óxido de bismuto y óxido de aluminio que conduce al óxido nitroso con gran selectividad. Un sistema catalizador similar se también describe más detalladamente en un trabajo científico (Noskov et al., Chem. Eng. J. 91 (2003) 235-242) . De acuerdo con la US 5, 849, 257, también se describe un proceso para la preparación de óxido nitroso mediante oxidación de amoniaco. En tal caso, la oxidación tiene lugar en presencia de un catalizador de óxido de cobre manganeso.

Según el proceso divulgado en la WO 00/01654 el óxido nitroso se produce reduciendo una corriente que contiene NOk y amoniaco.

La oxidación de un compuesto olefínico para producir un aldehído o una cetona por medio de óxido nitroso se describe, por ejemplo, en la GB 649, 680 o en la equivalente a la misma US 2, 636, 898. En ambos documentos se divulga de manera muy general que la oxidación puede efectuarse en principio en presencia de un catalizador de oxidación adecuado.

En los artículos científicos más nuevos de G. I. Panov et al., "Non-Catalytic Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide. 1. Oxidation of Cyclohexene to Cyclohexanone", React. Kinet. Catal. Lett. Vol. 76, No. 2 (2002) páginas 401-405, y K. A. Dubkov et al., "Non-Catalytic Liquid Phase Oxidation of Alkens with Nitrous Oxide. 2. Oxidation of Cyclopenten to Cyclopentanone", React. Kinet. Catal. Lett. Vol. 77, No. 1 (2002) páginas 197-205, también se describen oxidaciones de compuestos olefínicos con óxido nitroso. Un artículo científico, "Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide to Carbonyl Compounds" de E. V. Starokon et al. en Adv. Synth. Catal. 2004, 346, 268 – 274, también contiene un estudio mecanístico de la oxidación de alquenos con óxido nitroso en fase líquida.

La síntesis de compuestos de carbonilo a partir de alquenos con óxido nitroso también se describe en diversas solicitudes internacionales de patente. De esta manera, la WO 03/078370 divulga un método para la producción de compuestos de carbonilo a partir de alquenos alifáticos con óxido nitroso. La reacción se realiza a temperaturas en el rango de 20 a 350°C y presiones de 0, 01 a 100 at m. La WO 03/078374 divulga un método correspondiente para la producción de ciclohexanona. De acuerdo con la WO 03/078372 se producen cetonas cíclicas con 4 a 5 átomos de C. De acuerdo con la WO 03/078375 en estas condiciones de proceso se producen cetonas cíclicas a partir de alquenos cíclicos con 7 a 20 átomos de C. WO 03/078371 divulga un método para la preparación de cetonas sustituidas a partir de alquenos sustituidos. WO 04/000777 divulga un método para la reacción de di- y polialquenos con óxido nitroso para producir compuestos carbonilo correspondientes. La purificación de óxido nitroso no se menciona en estos documentos.

También se conoce que pueden emplearse corrientes de gas de combustión que contiene óxido nitroso para otras reacciones. El óxido nitroso se produce como subproducto indeseado en diferentes procesos químicos, principalmente en oxidaciones con ácido nítrico y allí muy particularmente en la oxidación de ciclohexanona y/o ciclohexanol para producir ácido adípico. Otros ejemplos de procesos en los que se produce óxido nitroso como subproducto indeseado son la oxidación de ciclododecanona y/o ciclododecanol con ácido nítrico para producir ácido dodecandicarboxílico, la oxidación de acetaldehído con ácido nítrico para producir glioxal y la oxidación parcial de NH3 a NO.

De esta manera la WO 2005/030690, la WO 2005/030689 y la WO 2004/096745 divulgan métodos para la oxidación de olefinas con óxido nitroso, más precisamente la oxidación de ciclododecatrieno, de ciclododeceno y de ciclopenteno. Todas las tres solicitudes divulgan que junto a otras fuentes de óxido nitroso también pueden emplearse corrientes de gas de combustión que pueden purificarse, por ejemplo, mediante métodos de destilación antes de que se empleen como agentes de oxidación.

Tanto al preparar óxido nitroso como también al usar corrientes de gas de combustión, N2O se produce primero como mezcla gaseosa diluida con otros componentes. Estos componentes pueden subdividirse en aquellos que actúan como obstáculos para aplicaciones especiales y en aquellos que se comportan de manera inerte. Para el empleo como agentes de oxidación, como tales gases con efecto obstaculizante pueden mencionarse entre otros NOx o, por ejemplo, oxígeno (O2) . El término "NOx", tal como se entiende en el contexto de la presente invención, designa todos los compuestos NaOb, en cuyo caso a es 1 o 2 y b es un número de 1 a 6, fuera de N2O. En lugar del término "NOx", en el contexto de la presente también se usa el término "óxidos de nitrógeno". Como componentes secundarios obstaculizantes también pueden mencionarse NH3 y ácidos orgánicos. Para aplicaciones especiales antes de la reacción es necesario purificar el óxido nitroso empleado. A manera de ejemplo, para el uso de óxido nitroso como agentes de oxidación es necesario separar componentes secundarios obstaculizantes como oxígeno u óxidos de nitrógeno NOx.

Los métodos de separación de NOx son conocidos fundamentalmente del estado de la técnica. A manera de ejemplo, M. Thiemann et. al en Ullmann’s Encyclopedia, 6th Edition, 2000, Electronic Edition, capítulo "Nitric Acid, Nitrous Acid, and Nitrogen Oxides", sección 1.4.2.3 dan una visión general.

La solicitud WO 00/73202 describe un método de cómo pueden separarse NOx y O2 de una corriente gaseosa que contiene N2O. El NOx se retira mediante reducción catalítica con NH3 y el oxígeno mediante reducción catalítica con hidrógeno u otros agentes de reducción. Pero este método tiene la desventaja de que el producto se contamina con NH3. Una fuerte disminución de oxígeno solo es posible cuando se acepta una pérdida de N2O de, por ejemplo, 3 a 5% de la cantidad contenida originalmente.

Para aplicaciones especiales también puede ser necesario separar los compuestos inertes ya que pueden hacer más lenta la reacción deseada con N2O debido a la dilución. El término "gas inerte", tal como se usa en el contexto de la presente invención designa un gas que se comporta de modo inerte respecto de la reacción de N2O con una olefina; es decir que en las condiciones de la reacción de olefinas con N2O no reaccionan con olefinas ni con N2O. Como gases inertes pueden mencionarse, por ejemplo, nitrógeno, dióxido de carbono, argón, metano, etano y propano. Sin embargo, los gases inertes pueden disminuir el rendimiento espacio-tiempo de tal modo que también puede ser ventajosa una disminución de su contenido. Pero también puede ser ventajoso obtener una mezcla gaseosa que contenga además gases inertes como, por ejemplo, dióxido de carbono y que puede emplearse directamente en otra reacción.

En DE 27 32 267 A1 se divulga, por ejemplo, un método para purificar óxido nitroso, en cuyo caso primero se separan óxido de nitrógeno, dióxido de nitrógeno, dióxido de carbono y agua y a continuación la mezcla de gases se licúa mediante compresión a 40 hasta 300 bar y enfriamiento a 0 hasta -88°C. De esta mezcla gaseosa li cuada se separa luego el óxido nitroso. Aunque este método logra una purificación y una concentración del N2O, no es atractivo económicamente debido a la alta presión requerida (60 bar) , las bajas temperaturas (-85°C) y las inversiones altas asociadas con esto.

En US 4,... [Seguir leyendo]

1. Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso, el cual comprende al menos los pasos:

(I) condensación al menos parcial de una mezcla de gases G-I que contiene óxido nitroso y se obtiene una composición líquida Z-1 que contiene óxido nitroso,

(II) puesta en contacto de la composición Z-1 con una mezcla de gases S-1 y se obtiene una composición Z-2 y una mezcla de gases S-2, en cuyo caso la mezcla de gases S-1 se selecciona del grupo que se compone de nitrógeno, helio, neón, argón, criptón, xenón, hidrógeno, Monóxido de carbono, metano, tetrafluorometano y mezclas de los mismos.

2. Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso según la reivindicación 1, en cuyo caso el 10 paso (II) se realiza continuamente.

3. Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso según una de las reivindicaciones 1 o 2, en cuyo caso el paso (II) se realiza en una columna de burbuja.

4. Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso según la reivindicación 3, en cuyo caso la columna de burbuja es operada en contra-corriente.

15 5. Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso según una de las reivindicaciones 1 a 4, en cuyo caso la mezcla de gases G-I se obtiene mediante un método que comprende los pasos:

(A) tratar una mezcla de gases G-0 que contiene óxido nitroso y se obtiene una mezcla de gases G-A que comprende al menos los pasos

(i) absorción de la mezcla de gases G-0 en una mezcla de solventes LM-I y se obtiene una corriente de gas de 20 combustión y una composición Z-A

(ii) desorción de una mezcla de gases G-1 de la composición Z-A y se obtiene una mezcla de solventes LM-I’.

6. Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso según la reivindicación 5, en cuyo caso el paso (A) comprende adicionalmente los pasos (iii) y (iv) :

(iii) absorción de la mezcla de gases G-1 en una mezcla de solventes LM-II y se obtiene una corriente de gas de 25 combustión y una composición Z-B

(iv) desorción de una mezcla de gases G-2 de la composición Z-B y se obtiene una mezcla de solventes LM-II’.

7. Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso según una de las reivindicaciones 5 o 6, en cuyo caso la mezcla de gases S-2 se reintroduce al paso (A) .

8. Método para purificar una mezcla de gases que contiene óxido nitroso según una de las reivindicaciones 5 a 7, en 30 cuyo caso la mezcla de gases S-2 se reintroduce al paso (i) o al paso (iii) del paso (A) .